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高中生物选修 3. 知识点总结高中生物选修三知识点总结专题 1 基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望, 进行严格的设计, 通过体外 DNA 重组和转基因技术, 赋予生物以新的遗传特性, 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的,又叫做 DNA 重组技术。(一)基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1 )来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。(2 )功能:能够识别双链 DNA 分子的某种特定的核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开, 因此具有专一性。(3 )结果:经限制酶切割产生的 DNA 片段末端通常有两种形式:黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”—— DNA 连接酶(1) 两种 DNA 连接酶( E?coliDNA 连接酶和 T4-DNA 连接酶)的比较: ①相同点:都缝合磷酸二酯键。②区别: E?coliDNA 连接酶来源于 T4 噬菌体,只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而 T4DNA 连接酶能缝合两种末端,但连接平末端的之间的效率较低。(2) 与 DNA 聚合酶作用的异同:DN A 聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键。 DNA 连接酶是连接两个 DNA 片段的末端,形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体(1 )载体具备的条件: ①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点,供外源 DNA 片段插入。③具有标记基因,供重组 DNA 的鉴定和选择。(2) 最常用的载体是?? 质粒, 它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外,并具有自我复制能力的双链环状 DNA 分子。(3 )其它载体: 噬菌体的衍生物、动植物病毒(二) 基因工程的基本操作程序第一步:目的基因的获取 1. 目的基因是指: 编码蛋白质的结构基因。 2. 原核基因采取直接分离获得, 真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_ 和化学合成法_。 技术扩增目的基因(1 )原理: DNA 双链复制(2) 过程: 第一步: 加热至 90~ 95℃ DNA 解链; 第二步: 冷却到 55~ 60℃,引物结合到互补 DNA 链;第三步:加热至 70~ 75℃,热稳定 DNA 聚合酶从引物起始互补链的合成。第二步:基因表达载体的构建 1. 目的: 使目的基因在受体细胞中稳定存在, 并且可以遗传至下一代, 使目的基因能够表达和发挥作用。 2. 组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因(1 )启动子:是一段有特殊结构的 DNA 片段,位于基因的首端, 是 RNA 聚合酶识别和结合的部位, 能驱动基因转录出 mRNA , 最终获得所需的蛋白质。(2 )终止子:也是一段有特殊结构的 DNA 片段,位于基因的尾端。(3 )标记基因的作用:是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因, 从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。第三步:将目的基因导入受体细胞_ 1. 转化的概念: 是目的基因进入受体细胞内, 并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 2. 常用的转化方法: 将目的基因导入植物细胞:采用最多的方法是农杆菌转化法,其次还有基因枪法和花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞:最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。将目的基因导入微生物细胞:原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少, 最常用的原核细胞是大肠杆菌, 其转化方法是: 先用 Ca2+ 处理细胞, 使其成为感受态细胞, 再将重组表达载体 DNA 分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合, 在一定的温度下促进感受态细胞吸收 DNA 分子,完成转化过程。 3. 重组细胞导入受体细胞后, 筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步:目的基因的检测和表达 1. 首先要检测转基因生物的染色体 DNA 上是否插入了目的基因,方法是采用 DNA 分子杂交技术。 2. 其次还要检测目的基因是否转录出了 mRNA ,方法是采用用标记的目的基因作探针与 mRNA 杂交。 3. 最后检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原-抗体杂交。 4. 有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。(三)基因工程的应用 1. 植物基因工程: 抗虫、抗病、抗逆转基因植物, 利用转基因改良植物的品质。 2. 动物基因工程: 提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。 3. 基因治疗: 把正常的外源基因导入病人体内, 使该基因表达产物发挥作用。(四)蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋