高中生物选修3 现代生物科技专题 知识点总结

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选修3知识点复习

专题1 基因工程

(一)基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。原理是基因重组,操作水平是分子水平。优点:打破物种界限;定向地改造生物的遗传性状。

(二)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:主要从原核生物中分离纯化出来。

(2)功能:识别DNA的特定序列并使特定部位的磷酸二酯键断开(3)特点具有专一(特异)性。

(4)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连接酶只能连接黏性末端;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:DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸片段的末端,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能够稳定保存并复制;②有一至多个限制酶酶切位点③含有标记基因,便于筛选。④对受体细胞无害。

(2)最常用的载体是质粒,是独立存在于细菌拟核之外的环状DNA分子。

(3)其它载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒

(三)基因工程的基本操作程序

第一步:目的基因的获取

1.目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因。

2. 基因文库包括基因组文库和cDNA文库。二者的区别:

高中生物选修3 现代生物科技专题 知识点总结

3.人工合成目的基因的条件:基因比较小;核苷酸序列已知。通过DNA合成仪用化学方法人工合成

4.PCR技术扩增目的基因

(1)PCR是多聚酶链式反应的缩写,原理DNA双链复制。

(2)过程:第一步变性:加热至90~95℃,DNA解链,不需要解旋酶;第二步复性:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链。变性和复性利用了DNA的热变性原理;第三步延伸: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基因表达载体的作用:使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达,且可以遗传给下一代。基因表达载体的组成:除了目的基因外,还必须有启动子、终止子、标记基因等。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。标记基因的作用:鉴别并筛选含有目的基因的受体细胞。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常用的导入方法: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法。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。

第四步:目的基因的检测和鉴定

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,方法是分子杂交技术。

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,要进行抗虫接种实验。

(四)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。

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