高中生物的基因工程包括那些技术

考点重点难点疑点热点焦点八：生物工程

一、基因工程知识小结
1．基因工程的内容包括①基因操作的工具：限制性内切酶、DNA连接酶、运载体；②基因操作的基本步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达。
(1)限制性内切酶 生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶(简称限制酶)。限制性内切酶是基因工程中最常用的切割工具。科学家已从原核生物中分离出了许多种限制酶，其中一类可以识别特定的核苷酸序列，只在一定DNA序列上进行切割，而且在切割部位，一条链正向渎的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致，它们之间正好能互补配对，这样的切口叫做黏性末端，这类限制酶最常被使用。
(2)运载体 在基因工程操作中使用运载体的目的有两个：一足用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制(称为克隆)。现在所用的运载体主要有两类：一类是细菌的质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于细菌DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个，质粒能通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以独立复制，也可以整合到细菌DNA中，随细菌DNA的复制而复制；另一类载体是噬菌体或某些病毒等。现在人们还在不断地寻找新的运载体，如叶绿体或线粒体DNA等也有可能成为运载体。
作为运载体必须具备三个条件：①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；②有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个，如大肠杆菌pHR322就有多种限制酶的单一识别位点，可适用于多种限制酶切割的DNA插入；③有一定的标记基因，便于筛选，如大肠杆菌的pBR322质粒携带四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。
(3)基因工程操作的基本步骤
①制备目的基因 即人们依据工程设计中所需要的DNA片段，采用超速离心法、噬菌体摄取法、分子杂交法、反转录法等方法获取。见下表：
过程 优点 缺点
直接分离法
(鸟枪法) 供体细胞中的DNA DNA片段 不同的受体细胞→扩增 含目的基因细胞 目的基因 操作简便 工作量大，有盲目性，目的基因含有不表达的内含子。
人工合成基因 反转录法 mRNA 单链DNA 双链DNA 专一性强、目的基因中不含内含子 操作过程复杂，mRNA存在时间短，技术要求高。
据已知的氨基酸序列合成 据推测出的核苷酸序列，通过化学方法合成 专一性强，目的基因中不含了含子，可合成自然界不存在的基因 目前，未知核苷酸序列的基因不能合成
②体外重组DNA 外源DNA很难直接进入受体细胞，即使进入也会受到细胞内限制性内切酶的作用而分解。因而需要选择目的基因的载体(一般用细菌质粒和温和噬菌体)，使目的基因与载体DNA结合起来形成杂合子。
③进行基转转移 将重组DNA杂合子向选定的生物受体细胞中转移，让重组DNA杂合子在受体细胞中自主复制并得以表达。
④筛选 把转化的和没有转化的受体细胞区分开。在转化的受体细胞中，外源DNA所携带的遗传信息得到了表达，受体细胞就有了新的性状，达到了基因工程的预期目的。

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