选择性必修3 基因工程 伦理 知识填空-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学知识清单系统梳理了基因工程（含工具、操作程序、应用、蛋白质工程）和生物技术安全性伦理（含转基因、克隆、生物武器）内容，涵盖两大实验，构建从基础工具到技术应用再到伦理探讨的递进式学习支架。 清单通过表格对比（如工具酶功能）、实验分步（如DNA粗提取四步）、伦理归纳（如克隆四不原则）呈现体系，体现科学思维与探究实践。设“核心概念填空”“实验操作提示”（如PCR反应条件），助学生系统复习，教师可精准设计教学活动。

第三章 基因工程 知识填空 第1节 重组DNA技术的基本工具 一、基因工程的概念和工具酶 1．基因工程的概念：指按照人们的愿望，通过________________，赋予生物____________________，创造出更符合人们需要的________________________________。由于基因工程是在____________水平上进行设计和施工的，因此又叫作________________。 概念剖析 2．基因工程的工具酶 (1)限制性内切核酸酶(限制酶)——“分子手术刀” 来源 主要来自____________ 种类 数千种 作用 识别双链DNA分子的________________，使每一条链中__________的__________________断开 结果 产生____________或平末端 (2)DNA连接酶——“分子缝合针” ①作用：将__________________连接起来，恢复被________切开的两个核苷酸之间的______________。 ②种类 种类 来源 特点 ________DNA连接酶 ____________ 只能将具有________________的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段 T4 DNA连接酶 T4噬菌体 既可以“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相对较低 2、 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1．种类：质粒、________、动植物病毒等。 2．常用载体——质粒 (1)本质：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有______________能力的环状双链DNA分子。 (2)质粒作为载体所具备的条件及原因 条件 原因 稳定存在并能____________________________ 能使目的基因稳定存在且数量可扩增 有一个至多个______________位点 可携带多个或多种外源基因 具有特殊的________ 便于重组DNA分子的________ 无毒害作用 对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到损伤 (3)作用 ①作为运输工具，将外源基因导入_________________________________________。 ②质粒携带________________在细胞内大量复制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。 第2节　 基因工程的基本操作程序 一、目的基因的筛选与获取 1．培育转基因抗虫棉的四个步骤 (1)目的基因的____________。 (2)________________的构建。 (3)将目的基因导入____________。 (4)目的基因的____________。 2．目的基因 (1)概念：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期__________等的基因就是目的基因。 (2)作用：根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指____________的基因。 (3)实例：培育转基因抗虫棉用到的________________，即Bt基因。 3．筛选合适的目的基因：从______________________________的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。 4．获取目的基因的方法 (1)____________目的基因。 (2)常用____________特异性地快速扩增目的基因。 (3)通过构建__________来获取目的基因。 5．利用PCR获取和扩增目的基因 (1)含义：PCR是________________的缩写。它是一项在体外提供参与DNA复制的______________与____________，对目的基因的______________进行大量复制的技术。 (2)原理：________________。 (3)基本条件 ①场所：在一定的________溶液中进行，其中一般要添加Mg2＋。 ②模板：DNA母链。 ③原料：4种______________。 ④酶：____________的DNA聚合酶。 ⑤引物：使DNA聚合酶能够从引物的________端开始连接脱氧核苷酸。 (4)过程 ①变性：当温度超过______ ℃时，双链DNA______为单链。 ②复性：当温度下降到______ ℃左右时，____________通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 ③延伸：当温度上升到______ ℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在____________________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。 (5)鉴定：常采用________________来鉴定PCR的产物。 二、基因表达载体的构建 1．基因表达载体构建的目的 让目的基因在受体细胞中______________，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够________和____________。 2．基因表达载体的组成 3．基因表达载体的构建过程 (1)首先用一定的________切割载体。 (2)然后用____________限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段。 (3)再利用__________________将含目的基因的DNA片段拼接到载体的切口处(如图所示)。 三、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定 1．将目的基因导入受体细胞 (1)将目的基因导入植物细胞 ①花粉管通道法 a．用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入________中。 b．在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助______________进入胚囊。 ②农杆菌转化法 a．转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持____________的过程。 b．农杆菌的特点：农杆菌细胞内含有______质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的________(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞内，并且将其整合到该细胞的____________上。 (2)将目的基因导入动物细胞 ①方法：____________技术。 ②受体细胞：________。 (3)将目的基因导入微生物细胞 常以大肠杆菌作为受体细胞，一般先用__________处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能________周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。 2．目的基因的检测与鉴定 (1)分子水平的检测 ①通过__________等技术检测受体细胞的____________上是否插入了____________。 ②利用PCR技术检测目的基因是否转录出了________。 ③用相应抗体进行________________检测目的基因是否翻译成蛋白质等。 (2)个体生物学水平的鉴定：抗虫、抗病接种实验等。 3．基因工程的基本操作程序 第3节　基因工程的应用 一、基因工程在农牧业方面的应用 1．转基因抗虫植物 (1)方法：从某些生物中分离出具有____________的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。 (2)成果：转基因抗虫________、玉米、大豆、________和马铃薯等。 2．转基因抗病植物 (1)背景：许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种。 (2)方法：科学家将来源于某些_________________等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。 (3)成果：转基因抗病毒________、番木瓜和烟草等。 3．转基因抗除草剂植物 (1)背景：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产。 (2)方法：将__________________________的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。 (3)成果：转基因抗除草剂______________、____________、油菜和甜菜等。 4．改良植物的品质 优良基因 成果 ____________________的蛋白质编码基因 富含赖氨酸的转基因玉米 与植物花青素代谢相关的基因 __________________________ 5.提高动物的生长速率 (1)基因：外源生长激素基因。 (2)成果：__________________。 6．改善畜产品的品质 (1)基因：________________。 (2)成果：转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。 二、基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用 1．基因工程在医药卫生领域的应用 (1)利用微生物或动植物的细胞进行基因改造，生产药物 成果：____________、抗体、疫苗、激素等。 (2)利用哺乳动物生产药物 ①构建乳腺生物反应器 a．目的基因：____________基因。 b．启动子：__________________的启动子。 c．受体细胞：________。 ②成果：利用乳腺生物反应器生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α­抗胰蛋白酶等。 (3)建立移植器官工厂 ①方法：在器官供体的基因组中导入____________________，以抑制________________的表达，或设法______________抗原决定基因，然后再结合__________________，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 ②优点：解决人体移植器官短缺问题；避免____________反应。 2．基因工程在食品工业方面的应用 (1)氨基酸：利用转基因生物合成阿斯巴甜的原料——____________和____________。 (2)酶：利用转基因生物获得生产奶酪需要的__________酶；利用转基因生物生产加工转化糖浆需要的__________酶；利用转基因生物生产加工烘烤食品要用到的________酶等。 (3)维生素 3．其他方面的应用：利用“超级细菌”来处理____________，利用经过基因改造的微生物来生产________。 第4节　蛋白质工程的原理和应用 1．蛋白质工程 (1)基础：蛋白质分子的________________及其与____________的关系。 (2)手段：通过__________或____________，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。 (3)目的：获得满足人类生产和生活需求的__________。 (4)困难：蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，而蛋白质的高级结构十分复杂。 2．蛋白质工程崛起的缘由 (1)崛起缘由 ①基因工程的实质：将一种生物的________转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的________________，进而表现出________________。 ②基因工程的不足：基因工程在原则上只能生产自然界中________的蛋白质。 ③天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合____________生存的需要，却不一定完全符合________________的需要。 (2)实例：提高玉米赖氨酸含量 　　 改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。 3．蛋白质工程的基本原理 (1)目标：根据人们对蛋白质______的特定需求，对蛋白质的________进行设计改造。 (2)方法：改造或合成________。 (3)基本思路：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的____________→推测应有的____________序列→找到并改变相对应的____________序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。 4．蛋白质工程的应用 (1)医药工业方面 ①科学家通过对 基因的改造，研发出速效胰岛素类似物产品。 ② 　　　　　　　　　　　↓ 　　　　 ③人－鼠嵌合抗体：降低免疫反应强度。 (2)其他工业方面 用于改进酶的性能或开发新的工业用酶，如利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的________，筛选出符合工业化生产需求的突变体，提高该酶的使用价值。 (3)农业方面 ①科学家尝试改造某些________________________，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。 ②科学家利用蛋白质工程的思路设计优良____________，通过改造微生物蛋白质的结构，增强微生物防治病虫害的效果。 实验一　DNA的粗提取与鉴定 一、实验原理 1．提取DNA的原理 利用DNA与________、________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。 如：(1)DNA在酒精溶液中的溶解性：________不溶于酒精，但某些________溶于酒精。 (2)DNA在NaCl溶液中的溶解性：DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于________的NaCl溶液。 2．鉴定DNA的原理 在一定温度下，DNA遇________________会呈现________。 二、方法步骤 1．称取约30 g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10 mL研磨液，充分研磨。 2．去除滤液中的杂质 方案一 在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4 ℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液 方案二 直接将研磨液倒入塑料离心管中，在1 500 r/min的转速下离心5 min，再取上清液 3.DNA的析出 方案一 在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液(体积分数为95%)，静置2～3 min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA；用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分 方案二 将溶液倒入塑料离心管中，在10 000 r/min的转速下离心5 min，弃上清液，将管底的沉淀物(粗提取的DNA)晾干 4.DNA的鉴定 取两支20 mL的试管，各加入2 mol/L的NaCl溶液5 mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中，再向两支试管中各加入4 mL的________试剂。混合均匀后，将试管置于________中加热5 min，待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。 三、操作提示 1．以血液为实验材料时，每100 mL血液中需要加入3 g柠檬酸钠，防止____________。 2．加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧________________，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。 四、关键点拨 1．利用动物细胞提取DNA时，破碎细胞的方法：动物细胞无细胞壁，可________使其吸水涨破。 2．不能选用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞______细胞核。 3．提纯DNA时，选用体积分数为95%的冷酒精的原因：体积分数为95%的冷酒精______________更佳。 实验二　DNA片段的扩增及电泳鉴定 一、实验原理 1．DNA片段的扩增 PCR利用了____________原理，通过调节______来控制DNA双链的____________。 2．琼脂糖凝胶电泳 (1)带电粒子：DNA分子具有____________的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上________或________。 (2)迁移动力与方向：在________的作用下，带电分子会向着与它所带电荷__________的电极移动，这个过程就是电泳。 (3)迁移速率：在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的______、DNA分子的________和________有关。 (4)检测：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的________灯下被检测出来。 二、方法步骤 1．移液：用____________按照配方或PCR试剂盒的说明书，在______________中依次加入各组分。 2．混合：待所有的组分都加入后，盖严离心管的盖子。 3．离心：将微量离心管放在离心机上，离心约______ s，使反应液集中在管的________。 4．反应：将装有反应液的微量离心管放入________中，设置程序进行反应。 5．根据待分离的DNA片段的____________，用____________配制琼脂糖溶液，一般配制质量分数为____________的琼脂糖溶液，并加入适量的________染料混匀。 6．将扩增得到的PCR产物与______________(内含指示剂)混合，再用________________将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。 7．接通电源，根据电泳槽阳极至阴极之间的距离来设定电压，一般为________。待指示剂前沿迁移接近____________时，停止电泳。 8．电泳结束后，取出凝胶置于紫外灯下观察和照相。 三、操作提示 1．为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行____________处理。 2．缓冲液和酶应分装成小份，并在__________储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上________融化。 3．在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。 4．在进行操作时，一定要戴好一次性手套。 四、关键点拨 1．未出现扩增条带的主要原因 (1)TaqDNA聚合酶失活。 (2)引物出现质量问题。 (3)Mg2＋浓度过低。 (4)变性时的温度______，变性时间短。 2．出现非特异性扩增条带的主要原因 (1)模板DNA出现________。 (2)引物特异性不强或形成引物二聚体。 (3)Mg2＋浓度________。 (4)复性时的温度________等。 第四章 生物技术的安全性及伦理问题 知识填空 第1节 转基因产品的安全性 1．对__________的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是因为微生物具有：①______________________________、 ②____________________、③____________________、④___________________等优点。 2. 转基因技术已被用来__________啤酒酵母双乙酰的生成，__________啤酒的发酵周期。 3. 将__________基因、__________________基因等转入动物体内，培育了一批生长迅速、营养品质优良的转基因动物。 4. 用转基因技术显著抑制番茄中__________的活性和乙烯的生成量从而育成了转基因__________番茄。 5. 防止__________的方法：将来自玉米的α-淀粉酶基因与__________一起转入植物中，由于__________可以淀粉阻断淀粉储藏使花粉失去活性，可以防止转基因花粉的传播。 归纳总结　基因污染的危害性表现 (1)污染传统作物，影响已形成的农业生态系统。 (2)污染自然界的生物基因库。 (3)影响自然界的生态平衡。 (4)污染“微生态”菌群。 (5)能够在自然界中增殖和扩散。 第2节 关注生殖性克隆人 1．_______________是指通过克隆技术产生独立生存的__________；__________是指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，从而达到__________的目的。 2. 我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何__________实验。我国政府同样重视____________________所涉及的伦理问题，主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。 3. 科学家用4种__________导入人的成纤维细胞转变成iPS细胞之后，科学家又用4种_________________诱导小鼠的成纤维细胞转变成了iPS细胞（化学诱导多能干细胞）。这一技术在一定程度上避免了特定的__________诱导iPS细胞可能带来的______风险。 归纳总结　治疗性克隆和生殖性克隆的比较 比较 治疗性克隆【允许】 生殖性克隆【不允许】 不同点 概念 利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官， 从而达到治疗疾病的目的 利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为人类个体的 克隆性技术 目的 治疗人类疾病 繁殖新个体 操作水平 细胞或组织水平 个体水平 相同点 都属于无性生殖，产生新细胞、新组织，遗传信息相同 4. 随着__________技术的发展，科学家可以在体内和体外简单、低成本地对基因进行__________、__________等，这样就可以有目的地__________________。 第3节 禁止生物武器 1． 2． __________是指国家有效防范和应对危险生物因子及相关因素威胁，生物技术能够稳定健康发展，人民生命健康和生态系统相对处于没有危险和不受威胁的状态，生物领域具备维护__________和持续发展的能力。 2 学科网（北京）股份有限公司 [参考答案] 第1节　 重组DNA技术的基本工具 一、基因工程的概念和工具酶 1．转基因等技术　新的遗传特性　新的生物类型和生物产品 DNA分子　重组DNA技术 2．(1)原核生物　特定核苷酸序列　特定部位　磷酸二酯键　黏性末端　(2)①两个DNA片段　限制酶　磷酸二酯键　②E.coli　大肠杆菌　互补黏性末端　黏性末端　平末端 第2节　基因工程的基本操作程序 二、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1．噬菌体 2．(1)自我复制　(2)自我复制或整合到受体DNA上　限制酶切割　标记基因　筛选　(3)①细胞　②外源DNA片段 第2节 基因工程的基本操作程序 一、目的基因的筛选与获取 1．(1)筛选与获取　(2)基因表达载体　(3)受体细胞　(4)检测与鉴定 2．(1)表达产物　(2)编码蛋白质　(3)Bt抗虫蛋白基因 3．相关的已知结构和功能清晰 4．(1)人工合成　(2)PCR　(3)基因文库 5．(1)聚合酶链式反应　各种组分　反应条件　核苷酸序列　(2)DNA半保留复制　(3)①缓冲　③脱氧核苷酸　④耐高温　⑤3′　(4)①90　解聚　②50　两种引物　③72　耐高温的DNA聚合酶　(5)琼脂糖凝胶电泳 二、基因表达载体的构建 1．稳定存在　表达　发挥作用 2．启动子　上游　RNA聚合酶　终止子　下游　转录　标记 3．(1)限制酶　(2)同种　(3)DNA连接酶 三、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定 1．(1)①a.子房　b．花粉管通道　②a.稳定和表达　b．Ti　T－DNA　染色体DNA　(2)①显微注射　②受精卵　(3)Ca2＋　吸收 2．(1)①PCR　染色体DNA　目的基因　②mRNA　③抗原—抗体杂交 3．目的基因　限制酶　DNA连接酶　基因表达载体　表达载体　检测和鉴定 第3节　基因工程的应用 一、基因工程在农牧业方面的应用 1．(1)抗虫功能　(2)棉花　水稻 2．(2)病毒、真菌　(3)甜椒 3．(2)降解或抵抗某种除草剂　(3)玉米　大豆 4．必需氨基酸含量多　转基因矮牵牛 5．(2)转基因鲤鱼 6．(1)肠乳糖酶基因 二、基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用 1．(1)细胞因子　(2)①a.药用蛋白　b．乳腺中特异表达的基因　c．受精卵　(3)①某种调节因子　抗原决定基因　除去　克隆技术　②免疫排斥 2．(1)天冬氨酸　苯丙氨酸　(2)凝乳　淀粉　脂 3．环境污染　能源 第4节　蛋白质工程的原理和应用 1．(1)结构规律　生物功能　(2)改造　合成基因　(3)蛋白质 2．(1)①基因　蛋白质　新的性状　②已存在　③特定物种　人类生产和生活　(2)苏氨酸　天冬酰胺 3．(1)功能　结构　(2)基因　(3)蛋白质结构　氨基酸　脱氧核苷酸 4．(1)①胰岛素　②丝氨酸　(2)突变体　(3)①参与调控光合作用的酶　②微生物农药 实验一　DNA的粗提取与鉴定 一、1．RNA　蛋白质　(1)DNA　蛋白质　(2)2 mol/L 2．二苯胺试剂　蓝色 二、4．二苯胺　沸水 三、1．血液凝固 2．DNA分子的断裂 四、1．直接 2．无 3．提纯效果 实验二　DNA片段的扩增及电泳鉴定 一、1．DNA的热变性　温度　解聚与结合 2．(1)可解离　正电荷　负电荷　(2)电场　相反　(3)浓度　大小　构象　(4)紫外 二、 1．微量移液器　微量离心管 3．10　底部 4．PCR仪 5．大小　电泳缓冲液　0.8%～1.2%　核酸 6．凝胶载样缓冲液　微量移液器 7．1～5 V/cm　凝胶边缘 三、1．高压灭菌 2．－20 ℃　缓慢 四、1．(4)低 2．(1)污染　(3)过高　(4)过低 第1节 转基因产品的安全性 1. 微生物 生理结构和遗传物质简单 生长繁殖快 对环境因素敏感 容易进行遗传物质操作 2. 减少 缩短 3. 生长激素 促生长激素释放激素 4. 乙烯形成酶 耐储藏 5. 基因污染 目的基因 α-淀粉酶基因 第2节 关注生殖性克隆人 1. 生殖性克隆 新个体 治疗性克隆 治疗疾病 2. 生殖性克隆人 治疗性克隆 3. 转录因子 小分子化合物 转录因子 致癌 4. 基因编辑 敲除 插入 改造特定基因 第3节 禁止生物武器 2. 生物安全 国家安全 $