2019新人教版高中生物选择性必修三第三章重点知识点归纳总结(基因工程)

1、第三章基因工程丨耳丄肚第一节重组DNA技术的基本工具基因工程：指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的溃传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上讲行设计和施工的，因此又叫重组DNA技术。一、分子手术刀一限制性内切核酸酶1全称和简称全称：_限制性内切核酸酶简称：_限制酶2来源：主要是从一原核生物.中分离纯化出来的3作用：能够识别双链_DNA分子的某种特定核苷酸序列。使_每一条_链中特定部位_的_磷酸二酯键断开。4作用部位：磷酸二酯键5识别序列：大多数限制酶的识别序列由_6_个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由_4_个、_

2、8_个或_其他数量的核苷酸组成。6切割结果：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式黏性末端和平末端_。EcoR限制酶切割EcoR识别序列为GAATTCEcoR切割部位为GA之间的磷酸二酯键Sma限制酶切割Sma识别序列为CCCGGGSma切割部位为CG之间的磷酸二酯键二、分子缝合针一DNA连接酶1功能：将两个DNA片段连接起来_，恢复被限制酶切开的_磷酸二酯键一2分类和对比种类EcoliDNA连接酶t4dna连接酶来源大肠杆菌t4噬菌体特点只缝合黏性末端缝合黏性末端平末端作用恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键3.比较与DNA有关的六种酶名称作用部位作用底物作用结果限

3、制酶磷酸二酯键DNA将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶或热稳定DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA（水解）酶磷酸二酯键DNA将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键DNA将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链RNA聚合酶磷酸二酯键核糖核苷酸将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端三、分子运输车一一载体1作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。2.种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。3作为载体需具备的条件有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中_；一能在细胞

4、中进行自我复制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制_；一常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选；对受体细胞无害。:启动子：位于1丨的墓因首端，它足RNA聚合爾识别和結合的:部拉.骡动转垃出mKNA可启动貝制过程”:终止子：位于冃的基因:尾端，它足怅转录终止i:的一段有特殊黠陶的!:DNA腿片段-V目的基因位于此区间；庁霉盛垩因的质粒休细胞的蜻养雄上培界，只有含有裁怵.并R载体上的基因表达的大肠杆菌才能标记基因可萍为制特矗逸.匚探菌株跣择培养基的“参腔”大肠杆菌中有的有犧协斑入.有的没有喪体进入探究.实践：DNA的粗提取与鉴定提取思路：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性

5、质方面存在的差异，选用适当的物理或化学方法对他们进行提取。提取原理：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质；DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaC1溶液。3鉴定原理：在一定温度下（沸水浴），DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。4比较DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同溶解规律2mol/LNaC1溶液0.14mol/LNaCl溶液DNAtDNAWe溶解析出11!g_0O.Hmo|/LNaCliiE度5.DNA粗提取中的注意事项本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳

6、动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)。可选用鸡血细胞作材料。加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫。加迺精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。提取植物细胞的DNA时，加入的洗涤剂能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；加入食盐(主要成分是NaCl)的目的是溶解DNA。在DNA讲一步提纯时，选用冷却的95%的酒精的作用是溶解杂质和析出DNA。第二节基因工程的基本操作程序T*1111tPj至曙IrrfU一、目的基因的筛选与获取目的基因的筛选与获取1目的基因概念在基因工程的设计和操作中，用于改变受

7、体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就是目的基因(根据不同的需要，目的基因是不同的，主要是指编码蛋白质的基因)2筛选目的基因的方法从相关的一已知结构_和_功能清晰_的基因中讲行筛选。从基因文库中获取获取方法利用PCR技术扩增、通过化学方法人工合成3利用PCR获取和扩增目的基因PCR的概：PCR是聚合酶链式反应_的缩写，是一项根据_DNA半保留复制的原理，在_体处提供参与DNA复制的亠各种组分_与_反应条件_，对目的基因的核苷酸序列_讲行大量复制的技术。全称：_聚合酶链式反应原理：_DNA半保留复制操作环境：体外(PCR扩增仪/PCR仪)目的：_对目的基因的核苷酸序列讲行大量复制优点：可以在短时

8、间内大量扩增目的基因(2)DNA体内复制的条件参与的组分在DNA复制中的作用DNA母链提供DNA复制的模板4种脱氧核苷酸合成DNA子链的原料解旋酶打开DNA双链DNA聚合酶催化合成DNA子链引物使DNA聚合酶能够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸注：引物是一小段能与_DNA母链_的一段碱基序列一互补配对_的_短单链核酸.（3）DNA体外复制（PCR）的条件参与的组分在DNA复制中的作用DNA母链提供DNA复制的模板4种脫氧核苷酸合成DNA子链的原料引物使DNA聚合酶能够从引物的3端开始连接脫氧核苷酸90C以上高温打开DNA双链（变性温度）耐高温的DNA聚合酶催化合成DNA子链缓冲液（含Mg2+）激

9、活真核细胞和细菌的DNA聚合酶其他不同的温度变性、复性和延伸需要不同温度注：复制的原料实为dNTP（dATP、dTTP、dCTP、dGTP）,同时水解产生能量为合成DNA子链提供能量，因此体系中不需要添加ATP。（4）过程目的基因DNA受热变性后_解为单链，一引物与单链相应一互补序列一结合；然后以一单链DNA_为模板在_DNA聚合酶_作用下进行一延伸一，即将4种_脱氧核苷酸加到引物的3_，如此_重复循环多次_，每次循环一般可以分为_变性、复性和延伸三步注：变性站【111丨丨丨丨丨1和温度上升到90C左右，双链DNA解聚为单链约怖丈311!111111553复性温度下降到55C左右，两种引物通过

10、碱基互补配对魯1L*訂11与两条单链DNA结合引物1引樹1厂延伸温度上升到72C左右，Taq酶从引物起始合成互补1111111111L丨丨丨丨11丨丨丨1良链，可使新链由5端向3端延伸引物引物II拓展：DNA复制的相关计算1子代DNA分子总数：_2n_个；2第n代产生的DNA数：_2n-i_个;3子代DNA脫氧核苷酸链总数=_2n+i_条4第n代产生的DNA链数：_2n_条n代后，DNA分子有_2_个n代后，DNA链有_2n+i_条第代出现完整的目的基因n代后，含引物的DNA分子有2n个n代后，共消耗_2“+1-2_个引物第n代复制，消耗了_2n_个引物n代后，完整的目的基因有_2nz2n个4

11、获取目的基因的其他方法（1）构建基因文库来获取目的基因：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基因，称为基因文库。基因组文库：包含一种生物所有的基因。部分基因文库：只包含一种生物一部分基因，如cDNA文库。（2）利用化学方法人工合成：用DNA合成仪，要获取的基因比较小，核苷酸序列又已知，不需要模板。（二）基因表达载体的构建（核心）1.基因表达载体的组成基因表达载体必须包括_目的基因_、标记基因_、_启动子_、_终止子_等(若需要能完成自主复制，还应有复制原点_)。启动子本质：一段有特殊序列结构的_DNA_片段。位置：位于基因的_上遊，紧

12、挨转录的起始位点_。功能：_RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。特殊类型：_诱导型启动子。诱导型启动子的特点：当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达终止子本质：一段有特殊序列结构的_DNA_片段。位置：位于基因的_下游，功能：使转录在所需要的地方停下来_。注：启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比比较项目启动子终止子起始密码子终止密码子本质DNA片段DNA片段mRNA上三个相邻的碱基mRNA上三个相邻的碱基位置目的基因上游目的基因下游mRNA首端mRNA尾端功能RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA使转录在所需要的地方停下来翻译的起始信号(编码氨基酸)

13、翻译的结束信号(不编码氨基酸)标记基因作用：_便于重组DNA分子的筛选一常见类型：抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等基因表达载体的构建过程DNA连接酶重组DNA分子(重组质粒)将目的基因导入受体细胞1将目的基因导入植物细胞一花粉管通道法操作方式用.微量注射器一将_含目的基因的DNA溶液_直接注入_子房_中。在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头将_DNA溶液_滴加在_花粉管通道上,使目的基因借助花柱切面讲入胚囊_。受体细胞：_受精卵_。2将目的基因导入植物细胞一农杆菌转化法转化：一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_。注：此处“转优”与加炎链球菌转化实验屮的“转化”含文相冋.

14、实质都是蔑因重组.农杆菌特点：能在自然条件下侵染双子叶植物_和_裸子植物而对大多数单子叶植物没有侵染能力。农杆菌细胞内含有_Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将_Ti质粒上的_T-DNA_(可转移的DNA)转移_到被侵染的细胞，并且将其_整合到该细胞的染色体DNA上_。农杆菌转化法的过程：将目的基因插入_Ti质粒的T-DNA_中,通过农杆菌的_转化作用，就可以使目的基因_进入植物细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上_，使目的基因能够_维持稳定和表达_。3将目的基因导入动物细胞一显微注射法1受体细胞：受精卵注：受精卵容易表现出全能性.4将目的基因导入微生物细胞一Ca2+处理法（1）受体细胞：常用

15、_原核生物_作为受体细胞，其中以大肠杆菌最广泛（2）原核生物的优点：_繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少、易于培养（3）Ca2+处理法（感受态细胞法）的一般过稈:（四）目的基因的检测与鉴定检测目的检测方法判断标准目的基因是否插入转基因生物的DNADNA分子杂父技术是否出现杂交带目的基因是否转录出了mRNA分子杂父技术是否出现杂交带目的基因是否翻译出蛋白质抗原一抗体杂父技术是否出现杂交带个体水平的检测如抗虫、抗病的接种实验是否表现出相应的特性1.DNA片段的电泳鉴定（1）实验原理：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。带电粒子在电场作用下，向与其携带电荷相反的

16、电极移动。（2）影响DNA分子的迁移率的因素：DNA的分子大小，DNA分子的构象，凝胶的浓度（3）电泳出现位置不等的几条条带，说明存在长短不一的DNA片段，鉴定的PCR产物不纯净。第三节基因工程的应用、基因工程在农牧业方面的应用分类实例处理或作用转基因抗虫植物转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯从某些生物中分离出抗虫基因导入作物，使之具有抗虫性状。可减少因化学农药的使用而造成的环境污染和对人类健康的损害，降低生产成本、提高产量。转基因抗病植物抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等将源于某些病毒、真病作物。抗病毒的目的基因1抗真菌的目的基因1无菌等的抗病基因导入作物，培育出抗病毒外壳蛋白基因病毒复制

17、酶基因几丁质酶基因抗毒素合成基因转基因抗逆植抗除草剂玉米、转抗逆性基因：调节细胞渗透压的基因（提高作物抗盐碱、物鱼抗寒基因番茄等抗干旱）；抗除草剂基因；鱼的抗冻蛋白基因。改良植物的品质高赖氨酸玉米、含大量纤维素的转基因玉米、转基因矮牵牛改善植物的营养成分含量（如氨基酸、蛋白质）或提升观赏价值等。提高动物的生长速率转生长激素基因的鲤鱼由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快，可将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。改善畜产品的品质转肠乳糖酶基因牛将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低。、基因工程在医药卫生领域的应用分类实例灶理或作用转基因动物生产药物乳腺牛物反应器（乳房牛物反应器）将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控兀件重组在一起。转基因动物作器官移植的供体克隆猪器官抑制或除去抗原决定基因，结合克隆技术培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。基因治疗镰状细胞贫血的治疗方案基因治疗的策略