高考生物選修三考點總結(jié)
高考生物選修三考點總結(jié)
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高考生物選修三考點一:專題1 基因工程
基因工程:是指按照人們的愿望,進行嚴格的設計,通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術,賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的,又叫做DNA重組技術。
(一)基因工程的基本工具
1. “分子手術刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)
(1)來源:主要是從原核生物中分離純化出來的。
(2)功能:能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開,因此具有專一性。
(3)結(jié)果:
經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式:黏性末端和平末端。
2. “分子縫合針”——DNA連接酶
(1)兩種DNA連接酶(E·coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較:
?、傧嗤c:都縫合磷酸二酯鍵。
?、趨^(qū)別:E·coliDNA連接酶來源于大腸桿菌,只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來;而T4DNA連接酶能縫合兩種末端,但連接平末端的之間的效率較低。
(2)與DNA聚合酶作用的異同:
DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端,形成磷酸二酯鍵。
3. “分子運輸車”——載體
(1)載體具備的條件:
?、倌茉谑荏w細胞中復制并穩(wěn)定保存。
?、诰哂幸恢炼鄠€限制酶切點,供外源DNA片段插入。
?、劬哂袠擞浕?,供重組DNA的鑒定和選擇。
(2)最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌染色體之外,并具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。
(3)其它載體:λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。
(二)基因工程的基本操作程序
第一步:目的基因的獲取
1. 目的基因是指: 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 。
2. 原核基因采取直接分離獲得,真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法和化學合成法。
3. PCR技術擴增目的基因
(1)PCR的含義:是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。
(2)目的:獲取大量的目的基因
(3)原理:DNA雙鏈復制
(4)過程:
第一步:加熱至90~95℃DNA解鏈為單鏈;
第二步:冷卻到55~60℃,引物與兩條單鏈DNA結(jié)合;
第三步:加熱至70~75℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。
(5)特點:指數(shù)(2n)形式擴增
第二步:基因表達載體的構(gòu)建(核心)
1. 目的:使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳至下一代,使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。
2. 組成:目的基因+啟動子+終止子+標記基因
(1)啟動子:是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,最終獲得所需的蛋白質(zhì)。
(2)終止子:也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 ,位于基因的尾端。
(3)標記基因的作用:是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素基因。
第三步:將目的基因?qū)胧荏w細胞
1. 轉(zhuǎn)化的概念:是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。
2. 常用的轉(zhuǎn)化方法:
將目的基因?qū)胫参锛毎翰捎米疃嗟姆椒ㄊ寝r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,其次還有基因槍法和花粉管通道法等。
將目的基因?qū)雱游锛毎鹤畛S玫姆椒ㄊ秋@微注射技術。方法的受體細胞多是受精卵。
將目的基因?qū)胛⑸锛毎涸松镒鳛槭荏w細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少 ,最常用的原核細胞是大腸桿菌 ,其轉(zhuǎn)化方法是:
先用Ca2+處理細胞,使其成為感受態(tài)細胞 ,再將重組表達載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合,在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子,完成轉(zhuǎn)化過程。
3. 重組細胞導入受體細胞后,篩選含有基因表達載體受體細胞的依據(jù)是標記基因是否表達。
第四步:目的基因的檢測和表達
1. 首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因,方法是采用DNA分子雜交(DNA-DNA)技術。
2. 其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA,方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術。
3. 最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),方法是采用抗原—抗體雜交技術。
4. 有時還需進行個體生物學水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。
(三)基因工程的應用
1. 植物基因工程:抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物,利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。
2. 動物基因工程:提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物。
3. 基因治療:把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi),使該基因表達產(chǎn)物發(fā)揮作用。
4. 基因診斷:又稱為DNA診斷,是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?;驍y帶病原體。
(四)蛋白質(zhì)工程的概念
蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎,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。(基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì))
蛋白質(zhì)工程的基本途徑:
從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)
設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
推測應有的氨基酸序列
找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)
★蛋白質(zhì)工程與基因工程區(qū)別