第3章 基因工程、第4章 生物技术的安全性与伦理问题- 2023-2024学年高二生物单元必背知识清单（人教版2019选择性必修3）

第3章 基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具 一．基因工程的概念 1.手段：按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性。 2.目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 3.水平：分子水平。由于在DNA分子水平上进行设计和施工，因此又叫作重组DNA技术。 二.基因工程的诞生和发展（仅列出重点部分） 1.肺炎链球菌转化实验不仅证明DNA是遗传物质，还证明了DNA可在同种生物不同个体之间转移。 2.基因转移载体和限制酶、DNA连接酶和逆转录酶的发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。 3.基因组编辑技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。 三.基因工程的理论基础 1.外源基因在受体细胞表达的理论基础： ①遗传信息的传递都遵循中心法则 ②生物界共用一套遗传密码 2.基因拼接的理论基础： ①DNA的基本组成单位都是4种脱氧核苷酸 ②DNA都遵循碱基互补配对原则 ③双链DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构 四．重组DNA技术的基本工具 1.限制性内切核酸酶(也称“限制酶”) (1)来源：主要是从_原核生物__中分离纯化出来的 (2)作用：能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 (3)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、8个或其他数量_的核苷酸组成。 (4)切割结果：黏性末端和平末端。 ①EcoRⅠ限制酶切割： EcoRⅠ识别序列为GAATTC， EcoRⅠ切割部位为GA之间的磷酸二酯键 ②SmaⅠ限制酶切割： SmaⅠ识别序列为CCCGGG， SmaⅠ切割部位为CG之间的磷酸二酯键 (5)原核生物中存在限制酶的意义是什么？ 原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA以保证自身安全，防止外来病原物的危害。 (6)限制酶来源于原核生物，为什么不能切割自己的DNA分子？ 原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。 2.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__。 (2)分类和对比 种类 E·coli DNA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 缝合黏性末端和平末端 (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 磷酸二酯键 DNA 将DNA切成两个或多个片段 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 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 以DNA单链为模板，将单个脱氧核苷酸依次连接到引物的3′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 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 3.载体 (1)作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。 (2)种类：质粒（常用）、噬菌体 、动植物病毒 等。 (3)作为载体需具备的条件 ①_有一至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中__； ②_能在细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制_； ③_常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选_； ④_对受体细胞无害_。 五.图解限制酶的选择原则 (1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。 (2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。 (3)确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶，如图甲中PstⅠ；为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。 六．DNA的粗提取与鉴定 1.基本原理 (1)原理：利用DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。 (2)DNA的性质：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精；DNA能溶于2 mol·L－1的NaCl溶液。 (3)DNA的鉴定：在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。 2.操作流程（了解） 取材，研磨 去除滤液中杂质 在漏斗中垫上纱布，将研磨液过滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后（或直接将研磨液倒入塑料离心管中，离心五min），再取上清液 DNA的析出 在上清液中加入等体积的，预冷的，体积分数