生物Ⅱ›基因与生物技术

生物技术

Biotechnology

为什么我们能"编辑"基因?
💡 生物技术的核心工具
①限制性内切酶:在特定位置精确切割DNA的"分子剪刀"
②PCR:将目标DNA片段复制百万倍的"分子复印机"
③连接酶:连接被切DNA的"分子胶"
④新冠PCR检测 = 扩增病毒DNA以检出
⑤基因重组技术大量生产胰岛素、生长激素等
限制性内切酶 — 分子剪刀
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🔍 限制酶的原理
①回文(palindrome)结构识别:上下读相同序列
②EcoRI:5'-G|AATTC-3' / 3'-CTTAA|G-5'
③在两条链不同位置切割 → 黏性(sticky)末端
④黏性末端互补结合 → 用于连接不同DNA片段
⑤平末端(blunt)酶也存在(同位置切两链)
PCR — 基因扩增
10
PCR扩增量
DNA量 = 2n (n = 循环数)
30循环 → 约10亿份复制!
💡 记住PCR三个步骤
①变性(94°C):热使双链DNA分离
②退火(55°C):引物结合到各链的特定位置
③延伸(72°C):耐热DNA聚合酶(Taq)合成新链
④这三步为1循环,通常重复25~35次
⑤新冠PCR检测:病毒RNA → cDNA → PCR扩增 → 荧光检测
基因重组与应用
基因重组过程
限制酶切割 → 插入载体(连接酶)→ 转化宿主细胞
将目的基因导入其他生物表达
📐 核心技术与应用
①载体:典型为质粒 — 在细菌中自我复制
②转化:含外源基因的细菌表达该基因
③大规模生产胰岛素:人胰岛素基因插入大肠杆菌
④凝胶电泳:按大小分离DNA片段(小的移动更快)
⑤DNA指纹:每人不同的STR重复序列用于身份识别
总结
PCR扩增
2n个 (n = 循环数)
20循环≈100万、30循环≈10亿份复制
🎯 考试要点
①PCR三步骤:变性(94°C) → 退火(55°C) → 延伸(72°C)
②n循环 → DNA 2^n个(指数扩增)
③限制酶:回文识别、黏性/平末端
④基因重组:限制酶+连接酶+载体(质粒)
⑤应用:GMO、基因治疗、干细胞、DNA指纹、PCR检测