基因工程知識點超全

1、基因工程一、基因工程的概念基因工程的別名基因拼接技術(shù)或 DNA 重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基因工程的別名基因拼接技術(shù)或 DNA 重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程實質(zhì)（原理）基因重組結(jié)果改造的方向克服遠緣雜交不親和的障礙，定向改造生物的遺傳特性二、基因工程的基本工具1、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”2、DNA連接酶“分子縫合針”3、基因進入受體細胞的載體“分子運輸車”（5）識別序列的特點：2“分子縫合針”DNA連接酶作用：將限制酶切割下來的 DNA 片段拼接成 DNA 分子。類型相同點：都連接磷酸二酯鍵3“分子運輸車”載體(1)載

2、體具備的條件：能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。具有一個至多個限制酶切點，供外源 DNA 片段插入。具有標(biāo)記基因，供重組 DNA 的鑒定和選擇。最常用的載體是質(zhì)粒，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌擬核之外，并具有自我復(fù)制能力的雙 DNA 分子。其他載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒。(4)載體的作用:作為運載工具，將目的基因送入受體細胞。在受體細胞內(nèi)對目的基因進行大量復(fù)制?！窘忸}技巧】限制酶是一類酶，而不是一種酶。限制酶的成分為蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件，高溫、強酸或強堿均易使之變性失活。 (3)在切割目的基因和載體時要求用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。取得一個目的基因需

3、限制酶剪切兩次，共產(chǎn)生 4 個黏性末端或平末端。不同 DNA 分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同，同一個 DNA 分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。限制酶切割位點應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便于進行檢測?；蚬こ讨械妮d體與細胞膜上物質(zhì)運輸?shù)妮d體不同?；蚬こ讨械妮d體是 DNA 分子，能將目的基因?qū)胧荏w細胞內(nèi)；膜載體是蛋白質(zhì)，與細胞膜的通透性有關(guān)?；蚬こ讨杏?3 種工具，但工具酶只有 2 種。例 1限制酶 Mun和限制酶 EcoR的識別序列及切割位點分別是CAATTG和GAATTC。如圖表示四種質(zhì)粒和目的基因，其中，箭頭所指部位為限制酶的識別位點，質(zhì)粒的陰

4、影部分表示標(biāo)記基因。 適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是（）A限制酶的應(yīng)用特點在取得目的基因和切割載體時通常用同種限制酶，以獲得相同的黏性末端。但是假如用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時，在 DNA 連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。為了防止載體或目的基因的黏性末端自己連接，可用不同的限制酶分別處理目的基因和載體，使目的基因兩側(cè)及載體上具有兩個不同的黏性末端五種酶的比較作用底物作用底物作用部位形成產(chǎn)物限制性內(nèi)切酶DNA分子磷酸二酯鍵黏性末端或平末端DNA連接酶DNA片段磷酸二酯鍵DNA 分子DNA聚合酶脫氧核苷酸磷酸二酯鍵DNADNA解旋酶DNA分子堿基對間的氫鍵脫氧核苷酸單鏈

5、RNA聚合酶核糖核苷酸磷酸二酯鍵核糖核苷酸單鏈三、基因工程的操作步驟1、目的基因的取得2、基因表達載體的構(gòu)建3、將目的基因?qū)胧荏w細胞4、目的基因的檢測與鑒定1、目的基因的取得 取得目的基因的方法：直接分離法從基因文庫中取得目的基因?qū)⒑心撤N生物不同基因的許多 DNA 短片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物cDNA文庫?！傍B槍法”。人工合成法化學(xué)合成法：片段較小，核苷酸序列已知的目的基因，直接利用 DNA 合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。反轉(zhuǎn)錄法：以 RNA 為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下合成目的基因 DNA（cDNA）。（4）PCR 技術(shù)擴增目的基因PCR 技術(shù)：是一項在生物

6、體外復(fù)制特定 DNA 片段的核酸合成技術(shù)。由于 PCR 過程在高溫下進行，因此需DNA 聚合酶。目的：通過指數(shù)式擴增取得大量的目的基因前提：要有一段已知目的基因的脫氧核苷酸序列，以便合成引物。2基因表達載體的構(gòu)建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮 作用。(3)基因表達載體的構(gòu)建過程： 3將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵是目的基因 整合到受體細胞染色體基因組中。金榜P185物種類體細胞植物細胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法體細胞動物細胞顯微注射技術(shù)受精卵微生物細胞 感受

7、態(tài)細胞法原核細胞轉(zhuǎn) 將目的基因插入到 轉(zhuǎn) 將目的基因插入到 Ti T化 DNA上農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細胞過 DNA 上程 表達將含有目的基因的表達載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射 受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動物Ca2處理細胞感受態(tài)細胞重組表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞汲取 DNA 分子4目的基因的檢測與鑒定 誤區(qū)警示標(biāo)記基因的作用篩選、檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞，常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因 (表達產(chǎn)物為帶顏色的物質(zhì))等。受體細胞常用植物受精卵或體細胞(經(jīng)組織培育)、動物受精卵(一般不用體細胞)、微生物(大腸桿菌、酵 母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必須用真核生物酵母菌(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

8、、高爾基體的加工、分 泌)；一般不用支原體，原因是它營寄生生活；一定不能用哺乳動物成熟的紅細胞，原因是它無細胞核，不能合成蛋白質(zhì)?；虮磉_載體中，啟動子(DNA 片段)起始密碼子(RNA)；終止子(DNA 片段)終止密碼子(RNA)。基因表達載體的構(gòu)建是最核心、最關(guān)鍵的一步，在體外進行。目的基因與載體的連接方式有多種，如目的基因目的基因、目的基因載體、載體載體等。 例 3.下列有關(guān)基因工程操作的敘述中，正確的是()AA用同種限制酶切割載體與目的基因可獲得相同的黏性末端 B以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列相同 C檢測到受體細胞含有目的基因就標(biāo)志著基因工程操作的成功 D用

9、含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為載體是由于其抗性基因便于與外源基因連接 例4金榜P187T2四、基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 1乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較(1)含義：乳腺生物反應(yīng)器是指將外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白。工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系。(2)兩者區(qū)別：比較項目比較項目乳腺生物反應(yīng)器工程菌基因結(jié)構(gòu)動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因 細菌或酵母菌等生物基因的結(jié)構(gòu)與人類的結(jié)構(gòu)基本相同基因的結(jié)構(gòu)有較大差異基因表達合成的藥物蛋白與天然蛋白 細菌細胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細質(zhì)相同胞器，產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性2蛋白質(zhì)工程與基因

10、工程的比較（金榜P189）蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對 現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。3、基因工程的應(yīng)用： 金榜 P1894、基因治療：概念：指利用正?；蛑脫Q或彌補缺陷基因的治療方法。方法：基因置換、基因修復(fù)、基因增補、基因失活等。如：腺苷酸脫氨酶（ ADA）基因缺陷癥的基因治療?；蛑委煹耐緩襟w外基因治療：先從病人的體內(nèi)獲得某種細胞進行培育，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細 胞擴增培育，最后重新輸入患者體內(nèi)。如腺苷酸脫氨酶基因的轉(zhuǎn)移。體內(nèi)基因治療：用基因工程的方法，直接向人體

11、組織細胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。5、基因診斷概念：又稱 DNA 診斷，是采納基因檢測的方法來推斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體。方法：DNA 分子雜交技術(shù)。它的基因原理是：互補的 DNA 單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠雜交，這種結(jié)合是特異的，即嚴(yán)格依據(jù)堿基互補配對的原則進行。當(dāng)用一段已知基因的單鏈作探針（常用同位素、熒光分子等進行標(biāo)記 DNA 接觸時，假如兩者的堿基完成配對，DNA 中含有已知的基因序列。誤區(qū)警示基因治療后，缺陷基因沒有改變。基因治療是把正?；?qū)胧荏w細胞中，以表達正常產(chǎn)物從而治療 疾病，對原來細胞中存在缺陷的基因沒有清除或改變。對蛋白質(zhì)分子進行改造，其本質(zhì)是改變其基因組成。假如對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造 的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳。DNA 分子作探針進行檢測時應(yīng)檢測單鏈，即將待測雙鏈 DNA 分子打開。青霉素是青霉菌產(chǎn)生的，不是通過基因工程產(chǎn)生的。例 5下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較，不合理的是()