2019新人教版高中生物選擇性必修三第三章重點知識點歸納總結(基因工程)

1、第三章基因工程丨耳丄肚第一節(jié)重組DNA技術的基本工具基因工程：指按照人們的愿望，通過轉基因等技術，賦予生物新的潰傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物制品。從技術操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上講行設計和施工的，因此又叫重組DNA技術。一、分子手術刀一限制性內切核酸酶1全稱和簡稱全稱：_限制性內切核酸酶簡稱：_限制酶2來源：主要是從一原核生物.中分離純化出來的3作用：能夠識別雙鏈_DNA分子的某種特定核苷酸序列。使_每一條_鏈中特定部位_的_磷酸二酯鍵斷開。4作用部位：磷酸二酯鍵5識別序列：大多數(shù)限制酶的識別序列由_6_個核苷酸組成，也有少數(shù)限制酶的識別序列由_4_個、_

2、8_個或_其他數(shù)量的核苷酸組成。6切割結果：DNA分子經限制酶切割產生的DNA片段末端通常有兩種形式黏性末端和平末端_。EcoR限制酶切割EcoR識別序列為GAATTCEcoR切割部位為GA之間的磷酸二酯鍵Sma限制酶切割Sma識別序列為CCCGGGSma切割部位為CG之間的磷酸二酯鍵二、分子縫合針一DNA連接酶1功能：將兩個DNA片段連接起來_，恢復被限制酶切開的_磷酸二酯鍵一2分類和對比種類EcoliDNA連接酶t4dna連接酶來源大腸桿菌t4噬菌體特點只縫合黏性末端縫合黏性末端平末端作用恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵3.比較與DNA有關的六種酶名稱作用部位作用底物作用結果限

3、制酶磷酸二酯鍵DNA將DNA切成兩個片段DNA連接酶磷酸二酯鍵DNA片段將兩個DNA片段連接為一個DNA分子DNA聚合酶或熱穩(wěn)定DNA聚合酶磷酸二酯鍵脫氧核苷酸將單個脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端DNA（水解）酶磷酸二酯鍵DNA將DNA片段水解為單個脫氧核苷酸解旋酶堿基對之間的氫鍵DNA將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈，形成兩條長鏈RNA聚合酶磷酸二酯鍵核糖核苷酸將單個核糖核苷酸依次連接到單鏈末端三、分子運輸車一一載體1作用：攜帶外源DNA片段進入受體細胞。2.種類：質粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒等。3作為載體需具備的條件有一個至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段（基因）插入其中_；一能在細胞

4、中進行自我復制或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復制_；一常有特殊的標記基因，便于重組DNA分子的篩選；對受體細胞無害。:啟動子：位于1丨的墓因首端，它足RNA聚合爾識別和結合的:部拉.騾動轉垃出mKNA可啟動貝制過程”:終止子：位于冃的基因:尾端，它足悵轉錄終止i:的一段有特殊黠陶的!:DNA腿片段-V目的基因位于此區(qū)間；庁霉盛堊因的質粒休細胞的蜻養(yǎng)雄上培界，只有含有裁怵.并R載體上的基因表達的大腸桿菌才能標記基因可萍為制特矗逸.匚探菌株跣擇培養(yǎng)基的“參腔”大腸桿菌中有的有犧協(xié)斑入.有的沒有喪體進入探究.實踐：DNA的粗提取與鑒定提取思路：利用DNA與RNA、蛋白質和脂質等在物理和化學性

5、質方面存在的差異，選用適當?shù)奈锢砘蚧瘜W方法對他們進行提取。提取原理：DNA不溶于酒精，但某些蛋白質溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質；DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaC1溶液。3鑒定原理：在一定溫度下（沸水?。?，DNA遇二苯胺試劑會呈現(xiàn)藍色，因此二苯胺試劑可以作為鑒定DNA的試劑。4比較DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同溶解規(guī)律2mol/LNaC1溶液0.14mol/LNaCl溶液DNAtDNAWe溶解析出11!g_0O.Hmo|/LNaCliiE度5.DNA粗提取中的注意事項本實驗不能用哺乳動物成熟的紅細胞作實驗材料，原因是哺乳

6、動物成熟的紅細胞無細胞核(無DNA)?？蛇x用雞血細胞作材料。加入洗滌劑后，動作要輕緩、柔和，否則容易產生大量的泡沫。加迺精和用玻璃棒攪拌時，動作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導致DNA分子不能形成絮狀沉淀二苯胺試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用，否則會影響鑒定的效果。提取植物細胞的DNA時，加入的洗滌劑能溶解細胞膜，有利于DNA的釋放；加入食鹽(主要成分是NaCl)的目的是溶解DNA。在DNA講一步提純時，選用冷卻的95%的酒精的作用是溶解雜質和析出DNA。第二節(jié)基因工程的基本操作程序T*1111tPj至曙IrrfU一、目的基因的篩選與獲取目的基因的篩選與獲取1目的基因概念在基因工程的設計和操作中，用于改變受

7、體細胞性狀或獲得預期表達產物等的基因就是目的基因(根據(jù)不同的需要，目的基因是不同的，主要是指編碼蛋白質的基因)2篩選目的基因的方法從相關的一已知結構_和_功能清晰_的基因中講行篩選。從基因文庫中獲取獲取方法利用PCR技術擴增、通過化學方法人工合成3利用PCR獲取和擴增目的基因PCR的概：PCR是聚合酶鏈式反應_的縮寫，是一項根據(jù)_DNA半保留復制的原理，在_體處提供參與DNA復制的亠各種組分_與_反應條件_，對目的基因的核苷酸序列_講行大量復制的技術。全稱：_聚合酶鏈式反應原理：_DNA半保留復制操作環(huán)境：體外(PCR擴增儀/PCR儀)目的：_對目的基因的核苷酸序列講行大量復制優(yōu)點：可以在短時

8、間內大量擴增目的基因(2)DNA體內復制的條件參與的組分在DNA復制中的作用DNA母鏈提供DNA復制的模板4種脫氧核苷酸合成DNA子鏈的原料解旋酶打開DNA雙鏈DNA聚合酶催化合成DNA子鏈引物使DNA聚合酶能夠從引物的3端開始連接脫氧核苷酸注：引物是一小段能與_DNA母鏈_的一段堿基序列一互補配對_的_短單鏈核酸.（3）DNA體外復制（PCR）的條件參與的組分在DNA復制中的作用DNA母鏈提供DNA復制的模板4種脫氧核苷酸合成DNA子鏈的原料引物使DNA聚合酶能夠從引物的3端開始連接脫氧核苷酸90C以上高溫打開DNA雙鏈（變性溫度）耐高溫的DNA聚合酶催化合成DNA子鏈緩沖液（含Mg2+）激

9、活真核細胞和細菌的DNA聚合酶其他不同的溫度變性、復性和延伸需要不同溫度注：復制的原料實為dNTP（dATP、dTTP、dCTP、dGTP）,同時水解產生能量為合成DNA子鏈提供能量，因此體系中不需要添加ATP。（4）過程目的基因DNA受熱變性后_解為單鏈，一引物與單鏈相應一互補序列一結合；然后以一單鏈DNA_為模板在_DNA聚合酶_作用下進行一延伸一，即將4種_脫氧核苷酸加到引物的3_，如此_重復循環(huán)多次_，每次循環(huán)一般可以分為_變性、復性和延伸三步注：變性站【111丨丨丨丨丨1和溫度上升到90C左右，雙鏈DNA解聚為單鏈約怖丈311!111111553復性溫度下降到55C左右，兩種引物通過

10、堿基互補配對魯1L*訂11與兩條單鏈DNA結合引物1引樹1廠延伸溫度上升到72C左右，Taq酶從引物起始合成互補1111111111L丨丨丨丨11丨丨丨1良鏈，可使新鏈由5端向3端延伸引物引物II拓展：DNA復制的相關計算1子代DNA分子總數(shù)：_2n_個；2第n代產生的DNA數(shù)：_2n-i_個;3子代DNA脫氧核苷酸鏈總數(shù)=_2n+i_條4第n代產生的DNA鏈數(shù)：_2n_條n代后，DNA分子有_2_個n代后，DNA鏈有_2n+i_條第代出現(xiàn)完整的目的基因n代后，含引物的DNA分子有2n個n代后，共消耗_2“+1-2_個引物第n代復制，消耗了_2n_個引物n代后，完整的目的基因有_2nz2n個4

11、獲取目的基因的其他方法（1）構建基因文庫來獲取目的基因：將含有某種生物不同基因的許多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基因，稱為基因文庫?；蚪M文庫：包含一種生物所有的基因。部分基因文庫：只包含一種生物一部分基因，如cDNA文庫。（2）利用化學方法人工合成：用DNA合成儀，要獲取的基因比較小，核苷酸序列又已知，不需要模板。（二）基因表達載體的構建（核心）1.基因表達載體的組成基因表達載體必須包括_目的基因_、標記基因_、_啟動子_、_終止子_等(若需要能完成自主復制，還應有復制原點_)。啟動子本質：一段有特殊序列結構的_DNA_片段。位置：位于基因的_上遊，緊

12、挨轉錄的起始位點_。功能：_RNA聚合酶識別和結合的部位，驅動基因轉錄出mRNA。特殊類型：_誘導型啟動子。誘導型啟動子的特點：當誘導物存在時，可以激活或抑制目的基因的表達終止子本質：一段有特殊序列結構的_DNA_片段。位置：位于基因的_下游，功能：使轉錄在所需要的地方停下來_。注：啟動子、終止子、起始密碼子、終止密碼子對比比較項目啟動子終止子起始密碼子終止密碼子本質DNA片段DNA片段mRNA上三個相鄰的堿基mRNA上三個相鄰的堿基位置目的基因上游目的基因下游mRNA首端mRNA尾端功能RNA聚合酶識別和結合的部位，驅動基因轉錄出mRNA使轉錄在所需要的地方停下來翻譯的起始信號(編碼氨基酸)

13、翻譯的結束信號(不編碼氨基酸)標記基因作用：_便于重組DNA分子的篩選一常見類型：抗生素抗性基因、熒光蛋白基因等基因表達載體的構建過程DNA連接酶重組DNA分子(重組質粒)將目的基因導入受體細胞1將目的基因導入植物細胞一花粉管通道法操作方式用.微量注射器一將_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時間內，剪去柱頭將_DNA溶液_滴加在_花粉管通道上,使目的基因借助花柱切面講入胚囊_。受體細胞：_受精卵_。2將目的基因導入植物細胞一農桿菌轉化法轉化：一目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程_。注：此處“轉優(yōu)”與加炎鏈球菌轉化實驗屮的“轉化”含文相冋.

14、實質都是蔑因重組.農桿菌特點：能在自然條件下侵染雙子葉植物_和_裸子植物而對大多數(shù)單子葉植物沒有侵染能力。農桿菌細胞內含有_Ti質粒，當它侵染植物細胞后，能將_Ti質粒上的_T-DNA_(可轉移的DNA)轉移_到被侵染的細胞，并且將其_整合到該細胞的染色體DNA上_。農桿菌轉化法的過程：將目的基因插入_Ti質粒的T-DNA_中,通過農桿菌的_轉化作用，就可以使目的基因_進入植物細胞，并整合到受體細胞的染色體DNA上_，使目的基因能夠_維持穩(wěn)定和表達_。3將目的基因導入動物細胞一顯微注射法1受體細胞：受精卵注：受精卵容易表現(xiàn)出全能性.4將目的基因導入微生物細胞一Ca2+處理法（1）受體細胞：常用

15、_原核生物_作為受體細胞，其中以大腸桿菌最廣泛（2）原核生物的優(yōu)點：_繁殖快、單細胞、遺傳物質相對較少、易于培養(yǎng)（3）Ca2+處理法（感受態(tài)細胞法）的一般過稈:（四）目的基因的檢測與鑒定檢測目的檢測方法判斷標準目的基因是否插入轉基因生物的DNADNA分子雜父技術是否出現(xiàn)雜交帶目的基因是否轉錄出了mRNA分子雜父技術是否出現(xiàn)雜交帶目的基因是否翻譯出蛋白質抗原一抗體雜父技術是否出現(xiàn)雜交帶個體水平的檢測如抗蟲、抗病的接種實驗是否表現(xiàn)出相應的特性1.DNA片段的電泳鑒定（1）實驗原理：DNA分子具有可解離的基團，在一定的pH下，這些基團可以帶上正電荷或負電荷。帶電粒子在電場作用下，向與其攜帶電荷相反的

16、電極移動。（2）影響DNA分子的遷移率的因素：DNA的分子大小，DNA分子的構象，凝膠的濃度（3）電泳出現(xiàn)位置不等的幾條條帶，說明存在長短不一的DNA片段，鑒定的PCR產物不純凈。第三節(jié)基因工程的應用、基因工程在農牧業(yè)方面的應用分類實例處理或作用轉基因抗蟲植物轉基因抗蟲棉、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯從某些生物中分離出抗蟲基因導入作物，使之具有抗蟲性狀?？蓽p少因化學農藥的使用而造成的環(huán)境污染和對人類健康的損害，降低生產成本、提高產量。轉基因抗病植物抗病毒轉基因甜椒、番木瓜和煙草等將源于某些病毒、真病作物?？共《镜哪康幕?抗真菌的目的基因1無菌等的抗病基因導入作物，培育出抗病毒外殼蛋白基因病毒復制

17、酶基因幾丁質酶基因抗毒素合成基因轉基因抗逆植抗除草劑玉米、轉抗逆性基因：調節(jié)細胞滲透壓的基因（提高作物抗鹽堿、物魚抗寒基因番茄等抗干旱）；抗除草劑基因；魚的抗凍蛋白基因。改良植物的品質高賴氨酸玉米、含大量纖維素的轉基因玉米、轉基因矮牽牛改善植物的營養(yǎng)成分含量（如氨基酸、蛋白質）或提升觀賞價值等。提高動物的生長速率轉生長激素基因的鯉魚由于外源生長激素基因的表達可以使轉基因動物生長更快，可將這類基因導入動物體內，以提高動物的生長速率。改善畜產品的品質轉腸乳糖酶基因牛將腸乳糖酶基因導入奶?；蚪M，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低。、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領域的應用分類實例灶理或作用轉基因動物生產藥物乳腺牛物反應器（乳房牛物反應器）將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控兀件重組在一起。轉基因動物作器官移植的供體克隆豬器官抑制或除去抗原決定基因，結合克隆技術培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官?；蛑委熺牋罴毎氀闹委煼桨富蛑委煹牟呗?/p>