第3章 基因工程-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程学习手册（人教版）

学 高中生物选择性必修 3 （人教版） 核 心 素 养 1. 科学探究： 结合实验室条件， 对 DNA 进行粗提取和鉴定。 2. 生命观念： 运用结构与功能观， 说明基因工程的各种工具的特点。 知识点一 基因工程 知 识 梳 理 基因工程相关技术概念 （ 1 ） 操作对象： 基因。 （ 2 ） 操作水平： 水平。 （ 3 ） 目的： 创造出新的 和 。 （ 4 ） 操作环境： 生物体外。 知识点二 重组 DNA 技术的基本工具 知 识 梳 理 1. 限制性内切核酸酶 （又称限制酶） ——“分子手术刀” 2. DNA 连接酶——“分子缝合针” （ 1 ） 作用： 能将 片段 “缝合” 起来， 恢复被限制酶切开的 键。 第 1节 重组 DNA技术的基本工具 第 3章 基因工程 作用 能够识别双链 DNA 分子的 序列， 并且使每一条链中特定部位的 断开 结果 在识别序列的 切开 （产生 末端） 在识别序列的 切开 （产生 末端） 种类 来源 数千种 主要来自 64 学 第 3章 基因工程 （ 2 ） 种类 3. 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” （ 1 ） 作用： 将外源 送入细胞。 （ 2 ） 常用载体—— ① 结构： 环状双链 DNA 分子 ② 存在： 独立于真核细胞 或原核细胞 DNA 之外。 ③ 具备条件及作用 （ 3 ） 其他载体 除质粒外， 还有 、 等。 特点： 它们的来源不同， 在大小、 结构、 复制方式以及可以插入外源 DNA 片段的大小 上也有很大差别。 （ 4 ） 标记基因对重组 DNA 的鉴定和筛选原理 标记基因通常有： ① 抗生素的抗性基因， 如抗氨苄青霉素基因 （ Amp R ）、 抗四环素基因 （ Tet R ） ② 荧光蛋白基因， 如绿色荧光蛋白基因 （ GFP ）、 红色荧光蛋白基因 （ RFP ） 名称 来源 特点 E.coli DNA 连接酶 只能 “缝合” 双链 DNA 片段互补的 T4 DNA 连接酶 既能 “缝合” 双链 DNA 片段互补的 ， 又可以 “缝合” 双链 DNA 片段的 ， 但连接平末端的效率 条件 作用 自我复制能力 （复制原点） 能在细胞中进行自我复制 （或整合到 上， 随受体 DNA 同步复制） 有一个至多个限制酶切割位点 供外源基因 （人工改造） 常有标记基因， 如： 四环素抗性基因、 氨苄青霉素抗性基因等 便于重组 DNA 分子的 目的基因 重组 质粒 Amp R 抗氨苄青 霉素基因 导入 受体细胞 未导入 导入 未导入 培养 加入氨苄青霉素 65 学 高中生物选择性必修 3 （人教版） 教 材 拓 展 1. DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的区别和联系 2. 下列限制酶切割形成的黏性末端， 你从中发现了什么现象？ 3. 常见的载体种类 4. 下列操作中选用哪种限制酶切割构建重组 DNA 分子？ （注： Amp R 表示氨苄青霉素抗 性基因， neo 表示新霉素抗性基因） 提示： ① 防止目的基因或载体自身环化 ② 防止目的基因与载体任意连接 种类 DNA 聚合酶 DNA 连接酶 不同点 作用实质 催化单个核苷酸加到已有核苷酸片段的 3′ 末端的羟基上， 形成磷酸二酯键 催化两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键 作用结果 催化形成与模板链互补的 DNA 链， 形 成新的双链 DNA 分子 催化具有互补黏性末端或平末端的 DNA 片段连接起来， 形成重组 DNA 分子 模板 需要 不需要 相同点 ① 化学本质都是蛋白质 ② 都需要改过催化形成磷酸二酯键 BamHⅠ — GGATCC — — CCTAGG — EcoRⅠ — GAATTC — — CTTAAG — HindⅢ — AAGCTT — — TTCGAA — BglⅡ — AGATCT — — TCTAGA — HindⅢ PstⅠ BamHⅠ PstⅠ 目的基因 外源 DNA BamHⅠ PstⅠ Amp R neo HindⅢ 种类 用途 不同点 质粒、 噬菌体 将外源基因导入大肠杆菌等受体细胞 来源不同， 在大小、 结构、 复制方式以及可 以插入外源 DNA 片段的大小也有很大差别 植物病毒 将外源基因导入植物细胞 动物病毒 将外源基因导入动物细胞 66 学 第 3章 基因工程 要 点 精 析 1. DNA 连接酶的作用过程 （以黏性末端连接为例） 2. 易混淆的几种酶的对比 例 1 玉米的 PEPC （磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶） 固定 CO 2 的能力较水稻的强 60 倍。 我 国科学家正致力于将玉米的 PEPC 基因导入水稻中， 以提高水稻产量。 下列有关该应用技术 的叙述， 错误的是 （ ） A. 该技术是在 DNA 水平上进行设计和施工的 B. 该技术的操作环境是生物体内 C. 该技术