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高中生物知识点:基因工程的基本操作程序

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发表于 6 天前 |显示全部楼层 | 阅读模式

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基因工程的基本操作程序:

1、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)获取方法:①从基因文库中获取;②人工合成(反转录法和化学合成法);③PCR技术扩增目的基因。

2、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。如图:



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。

(3)基因表达载体的构建过程:



3、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:

生物种类

植物细胞

动物细胞

微生物细胞

常用方法

农杆菌转化法

显微注射技术

Ca2+处理法

受体细胞

体细胞

受精卵

原核细胞

转化过程

将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达

将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物

Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子

(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。

4、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mRNA,方法是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。

知识点拨:

1、构建基因文库的目的为了在不知目的基因序列的情况下,便于获得所需的目的基因。

2、PCR技术:是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。PCR扩增是获取目的基冈的一种非常有用的方法,也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。目的:通过指数式扩增获取大量的目的基因。

3、基因文库中不是直接保管相应基因,基因文库中的基因保存在受体菌中。

4、在基因工程的四个操作步骤中,只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对,其余三个步骤都涉及碱基互补配对。

5、原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少,有利于目的基因的复制与表达,因此常用大肠杆菌等原核生物作为受俸细胞。

6、植物细胞的全能性较高,可经植物组织培养过程成为完整植物体,因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞;动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。

7、转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中,从而使受体生物获得了新的遗传特性的现象,从其变化的实质看,这种变异属于可遗传变异中的基因重组。

知识拓展:

1、基因文库的构建:

(1)概念

①基因组文库:含有一种生物的全部基因。将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因组文库。

②cDNA文库:只包含了一种生物的部分基因。

(2)构建过程

基因组文库的构建

cDNA文库的构建





2、人工合成目的基因

(1)反转录法:

(2)人工合成目的基因

3、PCR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。

相关高中生物知识点:现代生物技术在育种上的应用

现代生物技术在育种上的应用:

1、转基因技术育种:是指按照人们的意愿,把一种生物的某个基因克隆出来,加以修饰和改造,再转移到另一种生物的细胞里,从而定向地改造生物的遗传性状。包括目的基因的制备和目的基因导入受体细胞的过程。

2、转基因植物的实例:转基因烟草、转基因耐贮藏番茄、转基因抗虫作物(抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨树和抗虫甘蓝)、抗除草剂作物。

3、转基因动物的实例:超级小鼠、绵羊、兔等。

4、细胞杂交育种:指将同类或不同类生物体地原生质体或体细胞,在一定的物理或化学条件下进行融合形成杂种细胞,再创造条件将杂种细胞培养成完整的杂种生物个体。(如马铃薯--番茄植株和白菜——甘蓝)



相关高中生物知识点:DNA重组技术的基本工具

DNA重组技术的基本工具:

1、基因工程的概念:

基因工程的别名

基因拼接技术或DNA重组技术

操作环境

生物体外

操作对象

基因

操作水平

DNA分子水平

基本过程

剪切→拼接→导入→表达

结果

人类需要的基因产物

2、基本工具:

(1)“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)
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