2017年高考生物必備知識點：基因工程

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(一)生物基因工程簡介

基因工程又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)。所謂基因工程是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術(shù)，是將外源基因通過體外重組后導入受體細胞內(nèi)，使這個基因能在受體細胞內(nèi)復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達的操作。

基因工程是生物工程的一個重要分支，它和細胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程共同組成了生物工程。

重組DNA：重組DNA技術(shù)是指將一種生物體(供體)的基因與載體在體外進行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體(受體)內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達出新產(chǎn)物或新性狀的DNA體外操作程序，也稱為分子克隆技術(shù)。因此，供體、受體、載體是重組DNA技術(shù)的三大基本元件。

(二)生物基因工程特征

(1)跨物種性

外源基因到另一種不同的生物細胞內(nèi)進行繁殖。

(2)無性擴增

外源DNA在宿主細胞內(nèi)可大量擴增和高水平表達。

優(yōu)點：基因工程最突出的優(yōu)點是打破了常規(guī)育種難以突破的物種之問的界限，可以使原核生物與真核生物之間、動物與植物之間，甚至人與其他生物之間的遺傳信息進行重組和轉(zhuǎn)移。人的基因可以轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中表達，細菌的基因可以轉(zhuǎn)移到植物中表達。

(三)基因工程的基本工具

1.“分子手術(shù)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(EcoliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較：

①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(qū)別：EcoliDNA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。

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(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： 噬菌體的衍生物、動植物病毒

(四)基因工程的誕生與發(fā)展

基因工程是人工進行基因切割、重組、轉(zhuǎn)移和表達的技術(shù)?；蚬こ陶Q生于70年代。自1977年成功地用大腸桿菌生產(chǎn)生長激素釋放抑制因子以來，人胰島素、人生長激素、胸腺素、干擾素、尿激酶、肝火病毒疫菌、口蹄疫疫菌、腹瀉疫菌和腫瘤壞死因子等數(shù)十種基因工程產(chǎn)品相繼問世；1982年開始進入商品市場，在醫(yī)療保健和家畜疾病防治中獲得廣泛應用，并已取得或正在取得巨大的效果和收益。基因工程的基本步驟為：取得所需要的DNA特定片段（目的基因）；選擇基因的合適運載體（另一種DNA分子）；使目的基因和運載體結(jié)合，得到重組DNA；將重組DNA引入細菌或動植物細胞并使其增殖；創(chuàng)造條件，使目的基因在細胞中指導合成所需要的蛋白質(zhì)或其他產(chǎn)物，或育成動植物優(yōu)良新種（或新品種）。

運用基因工程技術(shù)已育成高賴氨酸、高蘇氨酸、高維生素K的生產(chǎn)菌株，并成功地將淀粉酶基因經(jīng)持導入了酵母，使之直接利用淀粉生產(chǎn)酒精，從而將發(fā)酵工業(yè)推到一新的高度。農(nóng)業(yè)上采用基因工程技術(shù)已培育成抗蟲害煙草、抗除莠劑煙草和抗斑紋病煙草、高蛋白稻米、瘦肉型豬、優(yōu)質(zhì)產(chǎn)毛羊等動植物新品種。我國近年來基因工程也取得了重大成果，如乙型肝炎病毒疫苗、甲型肝炎病毒疫苗、幼畜腹瀉疫苗、青霉素?；富蚬こ叹甑?，有的已推廣使用、有的正在試產(chǎn)；胰島素、干擾素和生長激素等基因工程產(chǎn)品正進行高效表達試驗；抗煙草斑紋病毒、抗除莠劑，抗蟲害的植物基因工程研究工作已獲階段性成果；高等植物基因?qū)氲男路椒?，固氮及相關DNA結(jié)構(gòu)和調(diào)控等研究達到了世界先進水平。

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