本文格式為Word版，下載可任意編輯——高二生物基因工程知識點梳理

篇一：高中生物基因工程核心知識點

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高中生物基因工程核心知識點專題1基因工程

基因工程的概念

基因工程是指依照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，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?；蚬こ淌窃贒NA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開純化出來的。

（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）結果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端尋常有兩種形式：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：

①一致點：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(qū)別：E?coliDNA連接酶來源于T4噬菌體，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：①能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存。

②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。

③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

（2）最常用的載體是質粒,它是一種袒露的、結構簡單的、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：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：編碼蛋白質的結構基因。

2.原核基因采取直接分開獲得，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錄法和化學合成法。

3.PCR技術擴增目的基因

（1）原理：DNA雙鏈復制

（2）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；其次步：冷卻到55～60℃，引物結合到互補DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。其次步：基因表達載體的構建

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：是一段有特別結構的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位，能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質。

（2）終止子：也是一段有特別結構的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：將目的基因導入受體細胞

1.轉化的概念：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.常用的轉化方法：

將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。

將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術。此方法的受體細胞多是受精卵。

將目的基因導入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少，最常用的原核細胞是大腸桿菌，其轉化方法是：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分子雜交技術。

2.其次還要檢測目的基因是否轉錄出了mRNA，方法是采用用標記的目的基因作探針與mRNA雜交。

3.最終檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，方法是從轉基因生物中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原－抗體雜交。

4.有時還需進行個體生物學水平的鑒定。如轉基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。

（三）基因工程的應用

1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。

2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質、用轉基因動物生產(chǎn)藥物。

3.基因治療：把正常的外源基因導入病人體內(nèi)，使該基因表達產(chǎn)物發(fā)揮作用。

（四）蛋白質工程的概念

蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(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)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，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）

來源:/article/view/id/594.html

篇二：高中生物選修三專題一基因工程知識點

專題一基因工程

基因工程的概念

基因工程是指依照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，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開純化出來的。

（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）結果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端尋常有兩種形式：黏性末端和平末端。

黏性末端：當限制酶從識別序列的中心軸線兩側切開時，被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。

平末端：當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。

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：

①一致點：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(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

（1）載體具備的條件：①能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存。

②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。

③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

④對受體細胞無害。

（2）最常用的載體是質粒,它是一種袒露的、結構簡單的、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：編碼蛋白質的結構基因。

（1）獲取方法：從基因文庫中獲取目的基因

（2）人工合成法：化學方法合成DNA片段（反轉錄法、直接合成法）

（3）PCR反應擴增DNA

2.基因文庫包括基因組文庫和部分基因文庫（如cDNA文庫）

3.PCR技術擴增目的基因

（1）PCR的含義：聚合酶鏈式反應，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；

其次步：冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結合；

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。

n（5）特點：指數(shù)(2)形式擴增

其次步：基因表達載體的構建(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：是一段有特別結構的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位，能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質。

（2）終止子：也是一段有特別結構的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。

3.重組質粒形成過程:

（1）用一定的限制酶切割質粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出黏性末端。

（2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生一致的黏性末端。

（3）將切下的目的基因片段插入質粒的切口處，再參與適量DNA連接酶，形成了一個重組DNA分子（重組質粒）

第三步：將目的基因導入受體細胞—轉化

1.轉化的概念：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.常用的轉化方法：

將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉化法，其次還有基因槍法和花粉

管通道法等。

將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術。方法的受體細胞多是受精卵。將目的基因導入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少，最常用的原核細胞是大腸桿菌，其轉化方法是：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錄出mRNA，方法是采用分

子雜交(DNA-RNA)技術。

3.最終檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，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、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。

2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質、用轉基因動物生產(chǎn)藥物。

3.基因治療：把正常的外源基因導入病人體內(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）蛋白質工程的概念

蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(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)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，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）

轉錄翻譯

蛋白質工程的基本途徑：從預期的蛋白質功能出發(fā)；

設計預期的蛋白質結構；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）

★蛋白質工程與基因工程區(qū)別

一基因的結構：

基因是有遺傳效應的DNA片段(注：RNA病毒為RNA)，分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)。

編碼區(qū)：能轉錄出mRNA，原核生物中也就是能編碼蛋白質的區(qū)段

非編碼區(qū)：不能轉錄出mRNA，也不能編碼蛋白質的區(qū)段

（１）原核細胞基因的結構

非編碼區(qū)中存在調控遺傳信息表達的核苷酸序列:

①編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結合位點，即啟動子，可控制RNA聚合酶的結合。RNA聚合酶是一種蛋白質，能識別并結合調控序列中的結合位點，能催化DNA轉錄為RNA②編碼區(qū)下游有終止子，可控制RNA聚合酶的中止、脫落。

（2）真核細胞基因的結構

(調控序列)

篇三：人教版高中生物選修3專題一基因工程詳細知識點

生物選修三

易考知識點背誦

專題1基因工程

基因工程的概念

基因工程是指依照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，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（微生物）中分開純化出來的。

（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）結果：

經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端尋常有兩種形式：黏性末端（中心軸線的兩側）和平末端（中心軸線）

EcoRⅠ)能識別GAATTC序列，SmaI識別CCCGGG序列:

他們識別的核苷酸序列不同,但是切點都是在G↓C之間。

（4）比較有關的DNA酶

（1）DNA水解酶：能夠將DNA水解成四種脫氧核苷酸，完全水解成膦酸、脫氧核糖和含氮堿基（2）DNA解旋酶：能夠將DNA或DNA的某一段解成兩條長鏈，作用的部位是堿基和堿基之間的氫鍵。注意：使DNA解成兩條長鏈的方法除用解旋酶以外，在適當?shù)母邷兀ㄈ?4℃）、重金屬鹽的作用下，也可使DNA解旋。

（3）DNA聚合酶：能將單個的核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成DNA長鏈。（4）DNA連接酶：是通過磷酸二酯鍵連接雙鏈DNA的缺口。注意比較DNA聚合酶和DNA連接酶的異同點。

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：

①一致點：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(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連接酶來自T4噬菌體，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：

①能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存。

②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。

③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

（2）運載體使用的目的：①是用它做運載工具，將目的基因轉運到宿主細胞中去。②是利用它在受體細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制。

（3）最常用的載體是質粒，它是一種袒露的、結構簡單的、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。它有多個限制酶切位位點，可自我復制，也可整合到染色體DNA隨染色體同步復制。其上有標記基因如氨芐青霉素抗性基因、四環(huán)素抗性基因等。被用做載體的質粒都是在自然質粒的基礎上進行人工改造的。

（4）其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒。來源不同不同，結構、大小、插入片段有很大區(qū)別。

(二)基因工程的基本操作程序

目的基因的獲取→基因表達載體的構建→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定

第一步：目的基因的獲取

1.目的基因是指：編碼蛋白質的結構基因。

2.原核基因采取直接分開（即已有物種）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錄法_和化學合成法_。

3.獲得目的基因的方法

（一）從基因文庫中獲取目的基因：

基本概念的理解：

①將含有某種生物不同基因的大量DNA片段，導入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱為基因文庫。

②將某種生物體內(nèi)的DNA全部提取出來，選用適當?shù)南拗泼?，將DNA切成一定范圍大小的DNA片段，然后將這些片段分別與載體連接起來，導入受體菌的群體中儲存，每個受體菌都含有了一段不同的DNA片段。這個群體包含了這種生物的所有基因。這種基因文庫叫基因組文庫。

③有些基因文庫比較小，只包含了一種生物的一部分基因，這種基因文庫叫做部分基因文庫，如cDNA文庫（用某種生物發(fā)育的某個時期的mRNA反轉錄產(chǎn)生的多種互補DNA（也叫cDNA）片段，與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群體叫做這種生物cDNA文庫。）

怎樣提取：

根據(jù)目的基因有關信息，例如，根據(jù)基因的核苷酸序列，基因的功能，基因在染色體的位置，基因的轉錄產(chǎn)物mRNA以及基因的表達產(chǎn)物蛋白質等特性來獲取目的基因。

（二）PCR（即多聚酶鏈式反應，1988年穆里斯發(fā)明）技術擴增目的基因

（1）原理：DNA雙鏈復制基本原理

前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，根據(jù)這一序列合成引物。

條件：a..四種脫氧核苷酸

b.DNA的兩條鏈為模板

c.熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶）

d.一對引物（一小段單鏈DNA或RNA，一般20～30個堿基，能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對）e.溫度控制和緩沖液

（2）過程：

第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈（即熱變性）

其次步：冷卻到55～60℃，引物結合到互補DNA鏈（復性）；

第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）從引物起始互補鏈的合成（延伸）。第四步：重復循環(huán)此過程以獲得大量的目的基因。

其次步：基因表達載體的構建

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