选修3《现代生物科技专题》知识点总结
1.1 DNA重组技术的基本工具
1、基因工程的概念
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基
因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的遗传性状。

优点：定向地改造生物的遗传性状；
实现基因在不同物种之间的转移，迅速培育出生物新品种
2、基因拼接的理论基础：
（1）大多数生物的遗传物质是DNA
（2）DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。

（3）双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。

3、外源基因在受体内表达的理论基础：
（1）基因是控制生物性状的独立遗传单位。

（2）遗传信息的传递都遵循中心法则。

（3）生物界共用一套遗传密码。

（一）基因工程的基本工具
1•“分子手术刀”一一限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）来源：主要是原核生物
（2）功能：能够识别双链DNA分子的特定的核苷酸序列，有特定的切割位点（专一性）。

（3）作用部位：磷酸二酯键
（3）结果：形成两种末端：黏性末端和平末端。

注意：用同种限制酶分别切割目的基因和载体，从而形成相同的黏性末端，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来
2•“分子缝合针” 一一DNA连接酶
①作用：恢复磷酸二酯键。

②种类：E・coliDNA连接酶：来源于大肠杆菌，连接黏性末端；
T4DNA连接酶：来源于噬菌体，连接黏性末端和平末端。

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。

④对受体细胞无害
(2)常用的载体：细菌的质粒、入噬菌体的衍生物、动植物病毒(天然质粒不能直接使用)
1.2 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. 方法：①从基因文库中获取目的基因
(方法：根据基因的核苷酸序列、基因的功能在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质等特性。

)
②利用PCR技术扩增目的基因(适用于已知目的基因的一段核苷酸序列)
③通过化学方法人工合成(适用于目的基因较小，或已知目的基因核苷酸序列)
3. 基因组文库与cDNA文库的区别
4. PCR技术扩增目的基因
(1)PCR的含义：全称多聚酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

(2)目的：快速获取大量的目的基因
(3)原理：DNA M制
(4)使用的前提：已知目的基因的一段核苷酸序列
(5)条件：模板DNA、引物、热稳定DNA聚合酶、四种脱氧核苷酸
(6)过程：第一步：变性，加热至90〜95C DNA解链为单链，断裂氢键；
第二步：退火，冷却到55〜60C,引物与两条单链DNA结合，形成局部双链DNA
第三步：延伸，加热至70〜75 C,热稳定DNA聚合酶(Taq酶)从引物起始进行互补链的合成。

(7)特点：指数(2 n)形式扩增
第二步：基因表达载体的构建(核心)
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：位于基因的首端，是 RNA 聚合酶识别和结合的部位
(2) 终止子：位于基因的尾端，使转录停止。

(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。

注意：①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分 DNA 片段。

表达载体在载
体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构
3. 启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的区别：
启动子、终止子位于 DNA 上，控制转录的起始和终止。

起始密码子和终止密码子位于
mRNAk ，控制翻译的起始和终止。

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、 受体细胞分为三大类，导入方法如下：
原理：Ti 质粒上的T---DNA 可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的 DNA 上
过程:
4、（动物细胞）显微注射法过程：
提纯含目的基因
取受精卵
显微注射
移植到 受精卵 新性状
表达载体 f
f
宀 子宫 f 发育 f 生物
5、将目的基因导入微生物细胞：
① 微生物作为受体细胞的原因: ② 常用菌：大肠杆菌 ③ 方法：Ca 2+处理细胞 ④ 过程：
将目的基因导入
植物细胞
V 将目的基因导入
动物细胞 「将目的基因导入 微
生物细胞
3. 农杆菌转化法：
「农杆菌转化法
基因枪法 「花粉管通道法
—显微注射法 —感受态细胞 受体细胞：受精卵、体细胞
适用于双子叶植物和裸子植物 适用于单子叶植物
适用于被子植物(如：抗虫棉)
受体细胞：受精卵
繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少
注：CsT处理的目的：增加细胞壁的通透性
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
■■检测是否插入了目的基因： DNA 分子杂交技术
（DNA-DNA ）
1. 分子水平｛检测是否转录出 mRNA 分子杂交技术 （DNA-RNA ）
I 检测是否翻译成蛋白质： 抗原一抗体杂交技术
2. 个体生物学水平 的鉴定：生物的抗性鉴定（抗虫、抗病等） 、产品的活性鉴定
1.3 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：①提高动物生长速度
② 改善畜产品品质、
③ 用转基因动物生产药物（乳腺生物反应器 ）
方法：药用蛋白基因 +
乳腺蛋白基因的启动子
④ 用转基因动物作器官移植的供体
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。

1.4 蛋白质工程
1. 概念：蛋白质工程 是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过 基因修饰或 基因合成,对现
有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。

（基 因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）
中心怯则
2. 蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发
设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列
找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
★蛋白质工程与基因工程区别
蛋白訪工程
基因工程
实质
涌直改诰皐闵，卩人帛向改洁天默畢白 虏，甚至创造自然畀不存在的蛋白质
博目閑基囲从無体轄移轲受体堀 胞，开在受悴细胞中表达
结果 合成自然畀不存在的蛋白质
只能生产自然畀已存在的蛋白质
联系
蛋白质工程是在基因工程基砒上，逛傭岀的第二弋基因工程
预期功能
------ 生物功能
译
------- £。