高中生物第3章基因工程知识清单（填空版）新人教版选择性必修3

新人教板生物学选择性必修3《生物技术与工程》知识梳理

第三章基因工程

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，通过等技术，赋予生物新的,创造出更符合人们需要的

新的。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,

因此又叫o

一、分子手术刀一限制性内切核酸酶

全称：__________________

简称：_________

:主要是从中分离纯化出来的

□能够识别DNA分子的某种

口使链中的断开。

：大多数限制酶的识别序列由一个核甘酸组成，也有少数限制酶的识别序列由一个、一个或

一的核甘酸组成。

：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式和o

(l)EcoRI限制酶切割

EcoR识别序列为GAATTC

EcoR切割部位为—之间的磷酸二酯键

(2)Sma口限制酶切割

Sma口识别序歹IJ为CCCGGG

Sma切割部位为之间的磷酸二酯键

二、分子缝合针一DNA连接酶

：将，恢复被限制酶切开的

种类

EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶

来源—丁4噬菌体

特点只缝合________末端缝合________末端______末端

作用恢复被限制酶切开的两个核甘酸之间的_____________

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

限制酶—DNA将DNA切成两个片段

DNA连接酶磷酸二酯键—将两个________连接为一个DNA分子

DNA聚合酶或热

磷酸二酯键脱氧核昔酸将单个脱氧核甘酸依次连接到单链末端

稳定DNA聚合酶

DNA（水解）酶磷酸二酯键DNA将DNA片段水解为________________

解旋前碱基对之间的____DNA将双链DNA分子局部解旋为—，形成两条长链

RNA聚合酶磷酸二酯键—将单个核糖核甘酸依次连接到单链末端

三、分子运输车——载体

1.作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。

2.种类：的衍生物、等。

①_______________________________________________________________________________________________

②______________________________________________________________________________________________________

③_______________________________________________

©。

启动子：位于目的基因首端，它是RNA聚合酶识别和结合的

部位，驱动转录出mRNA

--：目的基因位于此区间进入受,在含有氨羊青霉素一

体细胞'的培养基上培养

终止子：位于目的基因

尾端，它是使转录终止只有含有载体，并

含有抗氨革且载体上的基因表

的一段有特殊结构的大肠杆菌中有的

青霉素基因达的大肠杆菌才能

DNA短片段有载体进入，有的

的质粒存活并增殖

没有载体进入

标记基因可作为制备筛选工程菌株选择培养基的“参照”

探究.实践：DNA的粗提取与鉴定

1.提取思路：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在的差异，选用适当的物理或化

学方法对他们进行提取。

2.提取原理：

①DNA不溶于，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；

②DNA在中的溶解度不同，它能溶于2moi/L的NaCI溶液。

3.鉴定原理:在一定温度下（沸水浴）,DNA遇会呈现蓝色，因此可以作为鉴定DNA

的试剂。

4.比较DNA在不同浓度的NaCI溶液中溶解度不同

溶解规律2mol/LNaCI溶液0.14mol/LNaCI溶液

DNA溶解度

DNA

o0.14mol/LNACI浓度

5.DNA粗提取中的注意事项

(1)本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是无细胞核(无DNA)。可

选用鸡血细胞作材料。

(2)加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫。加入和用玻璃棒搅拌时，动作要轻

缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成。

(3)二苯胺试剂要,否则会影响鉴定的效果。

(4)提取植物细胞的DNA时,加入的,有利于DNA的释放;加入食盐(主要成分是NaCl)

的目的是溶解DNA。

(5)在DNA进一步提纯时，选用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

一、目的基因的筛选与获取

(一)目的基因的筛选与获取

在基因工程的设计和操作中，用于或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)o

(1)从相关的和的基因中进行筛选。

‘从基因文库中获取

(2)获取方法，利用PCR技术扩增

.通过化学方法人工合成

⑴PCR的概：PCR是的缩写，是一项根据的原理，在提供参

与DNA复制的与,对进行的技术。

①全称：___________________

②原理：_____________________

③操作环境：_______________________

④目的：_________________________________________

⑤优点：_____________________________________

(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______

4种脱氧核甘酸合成DNA子链的_______

解旋酶打开DNA双链

DNA聚合酶催化合成DNA_______

引物使DNA聚合酶能够从_________端开始连接脱氧核甘酸

注：引物是一小段能与的一段碱基序列的

(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______

4种脱氧核甘酸合成DNA子链的_______

引物使DNA聚合酶能够从_________端开始连接脱氧核甘酸

90℃以上高温打开DNA双链(变性温度)

耐高温的______________催化合成DNA子链

缓冲液(含______)激活真核细胞和细菌的_______________

其他不同的温度_________________需要不同温度

注：复制的原料实为(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。

(4)过程

目的基因DNA后，与单链相应结合；然后以

为模板在作用下进行,即将4种加到,如此

,每次循环一般可以分为三步。

注：

1111111111

—温度上升到90℃左右，双链DNA解聚为单链|约95c

3।'11•।।'5’5'•1••••111113

温度下降到55℃左右，两种引物通过碱基互补配对Q/...................................二>中一…'....q'

复性g/.J-LlJ-U-j121,0

与两条单链DNA结合引物i引物n

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

温度上升到72°C左右，hq酶从引物起始合成互补卜111口11口1「；,»/J_LLLLHJJ_lJ.c/

—链，可使新链由''端延伸引物I引物n

拓展：DNA复制的相关计算

1.子代DNA分子总数：一个;

2.第n代产生的DNA数：___个；

3.子代DNA脱氧核甘酸链总数=_-条

4.第n代产生的DNA链数：一条

①n代后，DNA分子有___个

②n代后，DNA链有^____条

③第一代出现完整的目的基因

④n代后，含引物的DNA分子有____个

⑤n代后，共消耗个引物

⑥第n代复制，消耗了__个引物

⑦n代后，完整的目的基因有个

(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。

①：包含一种生物所有的基因。

②：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，核甘酸序列又已知，不需要模板。

(二)基因表达载体的构建(核心)

基因表达载体必须包括等(若需要能完成自主复制，还应有

(1)启动子

①本质：一段有特殊序列结构的片段。

②位置：位于基因的,紧挨。

③功能：.

④特殊类型：。

⑤诱导型启动子的特点：__________________________________________________

(2)终止子

①本质：一段有特殊序列结构的片段。

②位置：位于基因的。

③功能：O

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」:__________mRNA上三个相邻

—的碱基

位置目的基因上游目的基因______mRNA首端mRNA尾端

功能RNA聚合酶识别和结合的部使转录在所需要翻译的起始信号（编码翻译的结束信号（不

位，驱动基因转录出mRNA的地方停下来氨基酸）编码氨基酸）

（3）标记基因

□作用：__________________________

口常见类型：抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等

（4）基因表达载体的构建过程

同种限制酶或能产生相含有目的基因

载体（质粒）

同末端的限制醯切割的DNA片段

带有黏性末端（或带有相同黏性末端（或平末

**西、66471n麻'的曰附其庆IE郎

DNA连将酿

重组DNA分子

（重组后将）

（三）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

（1）操作方式

□用将直接注入中。

□在的一定时间内，,将滴加在上，使目的基因借

助进入。

(2)受体细胞：o

2.将目的基因导入植物细胞一农杆菌转化法

⑴转化：。

注：此处“转化”与肺炎链球菌转化实验中的“转化”含义相同，实质都是基因重组。

(2)农杆菌特点：

□能在自然条件下侵染和，而对大多数没有侵染能力。

□农杆菌细胞内含有,当它侵染植物细胞后，能将上的()

到被侵染的细胞，并且将其。

(3)农杆菌转化法的过程：将目的基因插入中，通过农杆菌的作用，就可以使目

的基因,并，使目的基因能够•

3.将目的基因导入动物细胞一显微注射法

注：受精卵容易表现出全能性。

构建基因表达载体并提纯

利用显微注射将表达载体注入动物的受精

早期胚胎培养

胚胎移植获得具有新性状的动物

4.将目的基因导入微生物细胞一Ca2+处理法

(1)受体细胞：常用作为受体细胞，其中以最广泛

(2)原核生物的优点：____________________________________________________

(3)Ca2+处理法(..)的一般过程:

Cf处理大肠杆菌Ca"的作用：增加细胞壁的通透性

使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态一一这种细胞称为感受态细胞

将重组的基因表以载体导入其中一般利用温度变化导入

(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DNA_______________技术是否出现杂交带

目的基因是否转录出了_分子杂交技术是否出现______

目的基因是否翻译出蛋白质________________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

片段的电泳鉴定

(1)实验原理：DNA分子具有可解离的—，在一定的pH下，这些基团可以带上c带电粒

子在电场作用下，向与其携带的电极移动。

(2)影响DNA分子的迁移率的因素：。

(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

一、基因工程在农牧业方面的应用

分类实例处理或作用

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

转基因抗虫棉、玉米、

减少因____________的使用而造成的环境污染和对人类健康的损

大豆、水稻和马铃薯

害，__________________________。

将源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入作物，培育出抗病作物。

抗病毒的目的基因:

抗病毒转基因甜椒、番;_____

转基因抗病植物

木瓜和烟草等

抗真菌的目的基因

抗除草剂玉米、转鱼抗__________:调节细胞渗透压的基因(提高作物抗盐碱、抗干旱)；

寒基因番茄等抗除草剂基因；鱼的抗冻蛋白基因。

高赖氨酸玉米、含大量

改良植物的品质纤维素的转基因玉米、改善植物的_______含量(如氨基酸、蛋白质)或提升观赏价值等。

转基因矮牵牛

提高动物的______转生长激素基因的鲤由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物_______，可将

这类基因导入动物体内，以提高动物的___________。

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

改善畜产品的____转肠乳糖酶基因牛

中，乳糖的含量大大降低。

二、基因工程在医药卫生领域的应用

分类实例处理或作用

将药用蛋白基因与______________的基因的启动

转基因动物______________________（乳房生物反应器）

子等调控元件重组在一起。

转基因动物作______抑制或除去________决定基因，结合克隆技术培

克隆猪器官

育出没有______________的转基因克隆猪器官。

基因治疗的策略主要有基因置换、____________

基因治疗镰状细胞贫血的治疗方案

______________________________F坐，o

三、基因工程在食品工业方面的应用

利用基因工程菌_____________用防、氨基酸和维生素等。

淀粉酶、凝乳酶、天冬氨酸和苯丙氨酸等的生产如将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌

的基因组中，再通过__________生产凝乳酶。

四、乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物比较

比较项目乳腺生物反应器工程菌

细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器，产

基因表达合成的__________与____________相同

生的药物蛋白可能没有—。

受体细胞动物的_________微生物细胞

导入目的基

——

因的方式

—从动物乳汁中提取从微生物细胞中提取

第四节基因工程的延伸一蛋白质工程

蛋白质工程：是指以蛋白质分子的及其与的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改

造现有,或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。

1.概念理解

(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。

(2)操作：或基因合成。

(3)结果：现有蛋白质或制造出o

(4)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对进行分子设计。

2.操作过程

从预期的蛋白质出发-设计预期的一推测应有的-＞找到并改变相

对应的___________________基因)或合成新的基因T获得所需要的蛋白质。

一、蛋白质工程崛起的缘由

:将一种生物的转移到另一种生物体内，后者可以产生它,进而表现出。

(1)基因工程原则上只能生产自然界中已存在的。

(2)天然蛋白质是生物长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合,却不一定完全

符合人类的需要。

二、蛋白质工程的基本原理

:根据人们对蛋白质的特定需求，因此要对蛋白质的进行设计改造。

：(定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质)。

：天然蛋白质合成的过程是按照进行的。

基因一一形成具有特定氨基酸序列的多肽链-形成具有高级结构的蛋白质-形式生物功能

蛋白质工程与天然蛋白质合成的过程,而从