高中生物第3章基因工程知識清單（填空版）新人教版選擇性必修3

新人教板生物學(xué)選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》知識梳理

第三章基因工程

第一節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具

基因工程：指按照人們的愿望，通過等技術(shù)，賦予生物新的,創(chuàng)造出更符合人們需要的

新的。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的,

因此又叫o

一、分子手術(shù)刀一限制性內(nèi)切核酸酶

全稱：__________________

簡稱：_________

:主要是從中分離純化出來的

□能夠識別DNA分子的某種

口使鏈中的斷開。

：大多數(shù)限制酶的識別序列由一個核甘酸組成，也有少數(shù)限制酶的識別序列由一個、一個或

一的核甘酸組成。

：DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式和o

(l)EcoRI限制酶切割

EcoR識別序列為GAATTC

EcoR切割部位為—之間的磷酸二酯鍵

(2)Sma口限制酶切割

Sma口識別序歹IJ為CCCGGG

Sma切割部位為之間的磷酸二酯鍵

二、分子縫合針一DNA連接酶

：將，恢復(fù)被限制酶切開的

種類

EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶

來源—丁4噬菌體

特點只縫合________末端縫合________末端______末端

作用恢復(fù)被限制酶切開的兩個核甘酸之間的_____________

3.比較與DNA有關(guān)的六種酶

名稱作用部位作用底物作用結(jié)果

限制酶—DNA將DNA切成兩個片段

DNA連接酶磷酸二酯鍵—將兩個________連接為一個DNA分子

DNA聚合酶或熱

磷酸二酯鍵脫氧核昔酸將單個脫氧核甘酸依次連接到單鏈末端

穩(wěn)定DNA聚合酶

DNA（水解）酶磷酸二酯鍵DNA將DNA片段水解為________________

解旋前堿基對之間的____DNA將雙鏈DNA分子局部解旋為—，形成兩條長鏈

RNA聚合酶磷酸二酯鍵—將單個核糖核甘酸依次連接到單鏈末端

三、分子運輸車——載體

1.作用：攜帶外源DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞。

2.種類：的衍生物、等。

①_______________________________________________________________________________________________

②______________________________________________________________________________________________________

③_______________________________________________

?。

啟動子：位于目的基因首端，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的

部位，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄出mRNA

--：目的基因位于此區(qū)間進(jìn)入受,在含有氨羊青霉素一

體細(xì)胞'的培養(yǎng)基上培養(yǎng)

終止子：位于目的基因

尾端，它是使轉(zhuǎn)錄終止只有含有載體，并

含有抗氨革且載體上的基因表

的一段有特殊結(jié)構(gòu)的大腸桿菌中有的

青霉素基因達(dá)的大腸桿菌才能

DNA短片段有載體進(jìn)入，有的

的質(zhì)粒存活并增殖

沒有載體進(jìn)入

標(biāo)記基因可作為制備篩選工程菌株選擇培養(yǎng)基的“參照”

探究.實踐：DNA的粗提取與鑒定

1.提取思路：利用DNA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面存在的差異，選用適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧?/p>

學(xué)方法對他們進(jìn)行提取。

2.提取原理：

①DNA不溶于，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)；

②DNA在中的溶解度不同，它能溶于2moi/L的NaCI溶液。

3.鑒定原理:在一定溫度下（沸水浴）,DNA遇會呈現(xiàn)藍(lán)色，因此可以作為鑒定DNA

的試劑。

4.比較DNA在不同濃度的NaCI溶液中溶解度不同

溶解規(guī)律2mol/LNaCI溶液0.14mol/LNaCI溶液

DNA溶解度

DNA

o0.14mol/LNACI濃度

5.DNA粗提取中的注意事項

(1)本實驗不能用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞作實驗材料，原因是無細(xì)胞核(無DNA)。可

選用雞血細(xì)胞作材料。

(2)加入洗滌劑后，動作要輕緩、柔和，否則容易產(chǎn)生大量的泡沫。加入和用玻璃棒攪拌時，動作要輕

緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導(dǎo)致DNA分子不能形成。

(3)二苯胺試劑要,否則會影響鑒定的效果。

(4)提取植物細(xì)胞的DNA時,加入的,有利于DNA的釋放;加入食鹽(主要成分是NaCl)

的目的是溶解DNA。

(5)在DNA進(jìn)一步提純時，選用的作用是溶解雜質(zhì)和析出DNA。

第二節(jié)基因工程的基本操作程序

一、目的基因的篩選與獲取

(一)目的基因的篩選與獲取

在基因工程的設(shè)計和操作中，用于或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)o

(1)從相關(guān)的和的基因中進(jìn)行篩選。

‘從基因文庫中獲取

(2)獲取方法，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增

.通過化學(xué)方法人工合成

⑴PCR的概：PCR是的縮寫，是一項根據(jù)的原理，在提供參

與DNA復(fù)制的與,對進(jìn)行的技術(shù)。

①全稱：___________________

②原理：_____________________

③操作環(huán)境：_______________________

④目的：_________________________________________

⑤優(yōu)點：_____________________________________

(2)DNA體內(nèi)復(fù)制的條件

參與的組分在DNA復(fù)制中的作用

DNA母鏈提供DNA復(fù)制的______

4種脫氧核甘酸合成DNA子鏈的_______

解旋酶打開DNA雙鏈

DNA聚合酶催化合成DNA_______

引物使DNA聚合酶能夠從_________端開始連接脫氧核甘酸

注：引物是一小段能與的一段堿基序列的

(3)DNA體外復(fù)制(PCR)的條件

參與的組分在DNA復(fù)制中的作用

DNA母鏈提供DNA復(fù)制的______

4種脫氧核甘酸合成DNA子鏈的_______

引物使DNA聚合酶能夠從_________端開始連接脫氧核甘酸

90℃以上高溫打開DNA雙鏈(變性溫度)

耐高溫的______________催化合成DNA子鏈

緩沖液(含______)激活真核細(xì)胞和細(xì)菌的_______________

其他不同的溫度_________________需要不同溫度

注：復(fù)制的原料實為(dATP、dTTP、dCTP、dGTP),同時水解產(chǎn)生能量為合成DNA子鏈提供能量,

因此體系中不需要添加。

(4)過程

目的基因DNA后，與單鏈相應(yīng)結(jié)合；然后以

為模板在作用下進(jìn)行,即將4種加到,如此

,每次循環(huán)一般可以分為三步。

注：

1111111111

—溫度上升到90℃左右，雙鏈DNA解聚為單鏈|約95c

3?'11???'5’5'?1????111113

溫度下降到55℃左右，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對Q/...................................二>中一…'....q'

復(fù)性g/.J-LlJ-U-j121,0

與兩條單鏈DNA結(jié)合引物i引物n

T......................5,51....................「3,

溫度上升到72°C左右，hq酶從引物起始合成互補(bǔ)卜111口11口1「；,?/J_LLLLHJJ_lJ.c/

—鏈，可使新鏈由''端延伸引物I引物n

拓展：DNA復(fù)制的相關(guān)計算

1.子代DNA分子總數(shù)：一個;

2.第n代產(chǎn)生的DNA數(shù)：___個；

3.子代DNA脫氧核甘酸鏈總數(shù)=_-條

4.第n代產(chǎn)生的DNA鏈數(shù)：一條

①n代后，DNA分子有___個

②n代后，DNA鏈有^____條

③第一代出現(xiàn)完整的目的基因

④n代后，含引物的DNA分子有____個

⑤n代后，共消耗個引物

⑥第n代復(fù)制，消耗了__個引物

⑦n代后，完整的目的基因有個

(1)構(gòu)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片段，導(dǎo)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。

①：包含一種生物所有的基因。

②：只包含一種生物一部分基因，如cDNA文庫。

(2)利用化學(xué)方法人工合成：用DNA合成儀，要獲取的基因比較小，核甘酸序列又已知，不需要模板。

(二)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(核心)

基因表達(dá)載體必須包括等(若需要能完成自主復(fù)制，還應(yīng)有

(1)啟動子

①本質(zhì)：一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的片段。

②位置：位于基因的,緊挨。

③功能：.

④特殊類型：。

⑤誘導(dǎo)型啟動子的特點：__________________________________________________

(2)終止子

①本質(zhì)：一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的片段。

②位置：位于基因的。

③功能：O

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(zhì)DNA片段DNA片段mRNA」:__________mRNA上三個相鄰

—的堿基

位置目的基因上游目的基因______mRNA首端mRNA尾端

功能RNA聚合酶識別和結(jié)合的部使轉(zhuǎn)錄在所需要翻譯的起始信號（編碼翻譯的結(jié)束信號（不

位，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA的地方停下來氨基酸）編碼氨基酸）

（3）標(biāo)記基因

□作用：__________________________

口常見類型：抗生素抗性基因、熒光蛋白基因等

（4）基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程

同種限制酶或能產(chǎn)生相含有目的基因

載體（質(zhì)粒）

同末端的限制醯切割的DNA片段

帶有黏性末端（或帶有相同黏性末端（或平末

**西、66471n麻'的曰附其慶IE郎

DNA連將釀

重組DNA分子

（重組后將）

（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

1.將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞一花粉管通道法

（1）操作方式

□用將直接注入中。

□在的一定時間內(nèi)，,將滴加在上，使目的基因借

助進(jìn)入。

(2)受體細(xì)胞：o

2.將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞一農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

⑴轉(zhuǎn)化：。

注：此處“轉(zhuǎn)化”與肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中的“轉(zhuǎn)化”含義相同，實質(zhì)都是基因重組。

(2)農(nóng)桿菌特點：

□能在自然條件下侵染和，而對大多數(shù)沒有侵染能力。

□農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含有,當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后，能將上的()

到被侵染的細(xì)胞，并且將其。

(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的過程：將目的基因插入中，通過農(nóng)桿菌的作用，就可以使目

的基因,并，使目的基因能夠?

3.將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞一顯微注射法

注：受精卵容易表現(xiàn)出全能性。

構(gòu)建基因表達(dá)載體并提純

利用顯微注射將表達(dá)載體注入動物的受精

早期胚胎培養(yǎng)

胚胎移植獲得具有新性狀的動物

4.將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞一Ca2+處理法

(1)受體細(xì)胞：常用作為受體細(xì)胞，其中以最廣泛

(2)原核生物的優(yōu)點：____________________________________________________

(3)Ca2+處理法(..)的一般過程:

Cf處理大腸桿菌Ca"的作用：增加細(xì)胞壁的通透性

使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)一一這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞

將重組的基因表以載體導(dǎo)入其中一般利用溫度變化導(dǎo)入

(四)目的基因的檢測與鑒定

檢測目的檢測方法判斷標(biāo)準(zhǔn)

目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物的DNA_______________技術(shù)是否出現(xiàn)雜交帶

目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了_分子雜交技術(shù)是否出現(xiàn)______

目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)________________技術(shù)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(yīng)的特性

片段的電泳鑒定

(1)實驗原理：DNA分子具有可解離的—，在一定的pH下，這些基團(tuán)可以帶上c帶電粒

子在電場作用下，向與其攜帶的電極移動。

(2)影響DNA分子的遷移率的因素：。

(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(chǎn)物不純凈。

第三節(jié)基因工程的應(yīng)用

一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用

分類實例處理或作用

從某些生物中分離出抗蟲基因?qū)胱魑?，使之具有抗蟲性狀?？?/p>

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、玉米、

減少因____________的使用而造成的環(huán)境污染和對人類健康的損

大豆、水稻和馬鈴薯

害，__________________________。

將源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胱魑?，培育出抗病作物?/p>

抗病毒的目的基因:

抗病毒轉(zhuǎn)基因甜椒、番;_____

轉(zhuǎn)基因抗病植物

木瓜和煙草等

抗真菌的目的基因

抗除草劑玉米、轉(zhuǎn)魚抗__________:調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因(提高作物抗鹽堿、抗干旱)；

寒基因番茄等抗除草劑基因；魚的抗凍蛋白基因。

高賴氨酸玉米、含大量

改良植物的品質(zhì)纖維素的轉(zhuǎn)基因玉米、改善植物的_______含量(如氨基酸、蛋白質(zhì))或提升觀賞價值等。

轉(zhuǎn)基因矮牽牛

提高動物的______轉(zhuǎn)生長激素基因的鯉由于外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動物_______，可將

這類基因?qū)雱游矬w內(nèi)，以提高動物的___________。

將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁

改善畜產(chǎn)品的____轉(zhuǎn)腸乳糖酶基因牛

中，乳糖的含量大大降低。

二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用

分類實例處理或作用

將藥用蛋白基因與______________的基因的啟動

轉(zhuǎn)基因動物______________________（乳房生物反應(yīng)器）

子等調(diào)控元件重組在一起。

轉(zhuǎn)基因動物作______抑制或除去________決定基因，結(jié)合克隆技術(shù)培

克隆豬器官

育出沒有______________的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。

基因治療的策略主要有基因置換、____________

基因治療鐮狀細(xì)胞貧血的治療方案

______________________________F坐，o

三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用

利用基因工程菌_____________用防、氨基酸和維生素等。

淀粉酶、凝乳酶、天冬氨酸和苯丙氨酸等的生產(chǎn)如將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉或酵母菌

的基因組中，再通過__________生產(chǎn)凝乳酶。

四、乳腺生物反應(yīng)器與基因工程菌生產(chǎn)藥物比較

比較項目乳腺生物反應(yīng)器工程菌

細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，產(chǎn)

基因表達(dá)合成的__________與____________相同

生的藥物蛋白可能沒有—。

受體細(xì)胞動物的_________微生物細(xì)胞

導(dǎo)入目的基

——

因的方式

—從動物乳汁中提取從微生物細(xì)胞中提取

第四節(jié)基因工程的延伸一蛋白質(zhì)工程

蛋白質(zhì)工程：是指以蛋白質(zhì)分子的及其與的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過改造或合成基因，來改

造現(xiàn)有,或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。

1.概念理解

(1)基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系。

(2)操作：或基因合成。

(3)結(jié)果：現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出o

(4)目的：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對進(jìn)行分子設(shè)計。

2.操作過程

從預(yù)期的蛋白質(zhì)出發(fā)-設(shè)計預(yù)期的一推測應(yīng)有的-＞找到并改變相

對應(yīng)的___________________基因)或合成新的基因T獲得所需要的蛋白質(zhì)。

一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由

:將一種生物的轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它,進(jìn)而表現(xiàn)出。

(1)基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的。

(2)天然蛋白質(zhì)是生物長期進(jìn)化過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合,卻不一定完全

符合人類的需要。

二、蛋白質(zhì)工程的基本原理

:根據(jù)人們對蛋白質(zhì)的特定需求，因此要對蛋白質(zhì)的進(jìn)行設(shè)計改造。

：(定向改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì))。

：天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照進(jìn)行的。

基因一一形成具有特定氨基酸序列的多肽鏈-形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)-形式生物功能

蛋白質(zhì)工程與天然蛋白質(zhì)合成的過程,而從