第3章 基因工程（图文版知识清单）生物人教版选择性必修3

第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具 考点1基因工程的概念与原理★★☆☆☆ 。1.概念：赋予生物新遗传特性，创造新生物类型和产品。 ·2.别名：重组DNA技术或基因拼接技术。 DNA ·3.原理：基因重组（体外重组→导入→表达）。 。4.本质：定向改造生物遗传性状，实现基因转移和重组。 ●5.操作水平：DNA分子水平。 DNA ↓敕揀璃 ●6.结果：获得需要的基因产物或定向改造性状。 亚 mm 考点2基因工程的基本工具★★★★★ 。1.限制性内切核酸酶（限制酶) (1)来源：主要来自原核生物。 手术刀 (2)作用特点：识别特定核苷酸序列，断开磷酸二酯键。 (3)切割结果：产生黏性末端或平末端。 i (4)作用意义：基因工程的“手术刀”。 mm W ●2.DNA连接酶 (1)作用：连接两个DNA片段，恢复磷酸二酯键。 (2)种类及区别： 缝合针 E.coli DNA连接酶：能连接黏性末端和平末端。 LT4DNA连接酶：既可以连接黏性末端，也可以连接平末端。 E.coli DNA连接酶 ·能连接黏性末端和平末端。 【特别提醒】 链接平末端时效率低 注意两种DNA连接酶 T4DNA连接酶 既可以连接黏性末端，也可以连 书写时字母大小写及全 接平末端。低率不降 称，避免丢分！ 第1节重组DNA技术的基本工具 考点2基因工程的基本工具 gene 3.载体 (1)作用 ●携带目的基因进入受体细胞。 ·使目的基因在受体细胞中复制、表达 或稳定遗传。 (2)必备条件 能在受体细胞中自我复制，或整合到受体细胞 染色体DNA上同步复制。 有一个或多个限制酶切割位点，便于外源 DNA插入。 具有特殊的标记基因（如抗生素抗性基因、 荧光蛋白基因)，便于重组DNA分子的筛选。 对受体细胞无害。 (3)常用类型 特别提醒 质粒 质粒是常用的载 裸露的、 结构简单、独立于体，但是还有噬 细菌拟核DNA之外、具有 病毒等也是载体 自我复制能力的双链环状。 做选择题时需要 噬菌体 (最常用载体 注意，不要认为 载体就是质粒。 经过改造，可导入较大的 基因工程的工 DNA片段。 具有三种，但是 动植物病毒 工具酶只有两种， 经过改造，可导入动 载体不是酶 植物细胞。 Q 9 第2节基因工程的基本操作程序-知识清单 考点1基因工程的基本操作程序★★★☆☆ 1.目的基因的获取 (1)目的基因定义：编码蛋白质的结构基因，也可以是 一些具有调控作用的因子。 (2）常用方法： ①从基因文库中获取： 基因组文库（包含一种生物的全部基因） cDNA文库（包含一种生物的部分基因，由mRNA反转录而来） 【特别提醒】 温度周期性变化是 ⊙8 PCR的关键。 基因组文库 CDNA文库 ②利用PCR技术扩增目的基因： 变性 PCR(聚合酶链式反应)是一种 (90-95℃ 复性 双链解旋)PCR循环(55-60℃ 指数 在生物体外复制特定DNA片段 步骤 引物结合)护 延伸 的核酸合成技术 增 (72℃，TaqDNA指数级扩增 聚合酶合成新链) ③人工合成：如果基因小且序列已知，用化学方法直接合成； 如果序列未知但已知蛋白质序列，则先 0000 000 推测nRNAmRNA:再人工合成。 DNA合成仪 D 2.基因表达载体的构建（核心步骤） (1)构建目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，遗传给下一 代，并且表达发挥作用。 【易错辨析】 (2)组成结构： 启动子≠密码子 启动子 目的基因 ①目的基因：编码所需蛋白质或调控因子 的基因片段。 ②启动子：位于基因首端，RNA聚合酶识别 佟止子结合位点，驱动转录mRNA。 ③终止子：位于基因尾端，转录终止信号。 标记基因V 标记基因（ ④标记基因：便于筛选。如抗生素抗性基 复制原点 因。用于鉴定受体细胞中是否含有目的基因。 基因表达载体结构 【特别提醒不含不含目的基因。【归纳总结】 载体构建是基因工程的核心 第2节基因工程的基本操作程序 3.将目的基因导入受体细胞 (1)转化的定义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维 持稳定和表达的过程。 (2)常用导入方法： 农杆菌转化法 显微注射技术 (最常用， NA 动物 (最常用，将重 标记：利用T质粒 细胞 组DNA分子直接 植 的T-DNA整合到受 注入受精卵的细 物 体细胞染色体) 胞核内) 细胞 花粉管通道法 感受态细胞法 微生物 CaCl2 (用Ca2+处理细胞， (我国独创， 细胞 简便经济) 使其处于感受态，D⑨ 混合培养吸收DNA) A特别提醒：注煮不同类型受体 细胞选择对应的导入方法， 4.目的基因的检测与鉴定 食特别提醒：解题时需要明确题目要求 (1)分子水平检测： 在哪个水平进行鉴定，避免填写错误， 检测目的基因是否 DNA分子杂交技术 插入染色体DNA (放射性同位素标记探针) 检测目的基因是否 分子杂交技术 转录出mRNA (标记探针与受体细胞mRNA杂交) 检测目的基因是否 抗原-抗体杂交技术 翻译成蛋白质 (相应的抗体与受体细胞 提取蛋白质杂交) (2)个体水平鉴定： 。抗虫或抗病接种实验（观察抗性） 观察转基因动物性状是否符合 观察转基因植物性状是否符合预期 预期（如生长速率、产奶量等） 植 物 抗性 控制 抗虫棉 第3节基因工程的应用一知识清单 考点1基因工程的应用★★☆☆☆ 【易镥然析】 注意不同基因工程 1.植物基因工程 的目的基因 ●用途：提高农作物的抗逆能力（如抗虫、抗病、抗除草剂、抗干旱、抗盐碱等）， 改良农作物的品质，利用植物生产药物等。 应用实例 抗虫转基因植物：导入Bt蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因等。 (配图：带有Bt基因标记的棉花植株，一个被标记棉铃虫死亡)抗虫棉、抗虫玉米等 抗病转基因植物：导入抗病毒基因（如病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因） 抗真菌基因（几丁质酶基因、抗毒素合成基因）。 (配围：姬草植株标记，一侧受病毒感染，转基因一侧健康)抗病毒烟草、抗真菌小麦等 抗逆转基因植物：导入调节细胞渗透压的基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因等。 (配图：盐碱地上生长的抗盐碱烟草，旁边是除草剂喷酒标志和大豆)抗盐碱干旱烟草、抗冻番茄 改良品质的转基因植物：将控制番茄果实成熟的基因导入。 0色 (延迟成熟番茄；将富含赖氨酸的蛋白质绮码基因导入玉米， 培育高赖氨酸玉米。 2.动物基因工程 。用途示例 ·提高动物的生长速率：将外源生长激素基因导入动物。 ●改善畜产品的品质：将肠乳糖酶基因导入奶牛。 转基因鲤鱼 转基因奶牛 (配图：标注肠乳糖酶基因的奶件，适合乳糖不耐受人群【特别提醒】关键是药用蛋白基因+乳 。用转基因动物生产药物 腺蛋白基因的启动子等调控粗件重组。 ●乳腺生物反应器（乳房生物反应器）：将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等 调控组件重组，导入哺乳动物受精卵，其泌乳期可通过分泌的乳汁生产药物。 (配围：羊身上有乳腺生物反应器标记，奶中合有药物分子)生产所需要的药物。 用转基因动物作器官移植的供体 将抑制或除去抗原决定基因的导入猪的基因组，培育出没有免疫 排斥反应的转基因猪。 (配图)器官可用于人类器官移植。 3.基因工程药物 ·包括：细胞因子（干扰素、白细胞介素）、抗体、疫苗、激素（胰岛素、生长激素）等。 ·用途：用于治疗癌症、遗传病、传染病等多种疾病。 【易错辨析】利用不同微生 ●特点：生产成本低、产量高、纯度高。 物生产。 ·实例：利用大肠杆菌生产重组人胰岛素，利用酵母菌生产乙肝疫苗等。 4.基因治疗 。概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，达到治疗疾病的目 的。最有效的手段。 【特别提醒】体外与体内基因治疗 。类型：体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转入正常基因。 区别，以及ADA老厅SCID的具体过捏。 体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，在体外完成基因转移后，再将成功 转移的细胞回输到病人体内。 实例：将腺苷酸脱氨酶(ADA)基因导入患者的淋巴细胞，然后将这种淋巴细胞回输到患 者体内，治疗重症联合免疫缺陷病(SCID)。 →O→SCID 第4节蛋白质工程的原理和应用-知识卡片 考点1蛋白质工程的概念★★☆☆☆ 定义：以蛋白质分子结构规律及功能关系为基础，通过 基因修饰或合成，改造现有蛋白质或制造新蛋白 质，满足人类需求。 影从+影 考点2 蛋白质工程的基本原理 ★★☆☆☆ 预期功能→设计预期结构 【特别提醒】 从“下游”反推 中心法 推测氨基酸序列 “上游”，即从 →找到对应脱氧核苷酸序列（基因） 氨基酸序列 的逆推 反推DNA序列 基因工程改造/合成基因 非简单的逆 表达符合要求蛋白质 转录。 考点3 蛋白质工程与基因工程的区别 ★★☆☆☆ 项目 基因工程 蛋白质工程 【易错辨析】 蛋白质工程不 来源 自然界已存在 自然界不存在 能直接操作蛋， 本质 基因重组 基因修饰/合成 必须通过修改 改基因来改变 关系 基因工程的延伸 (第二代) 蛋白质。 考点4 蛋白质工程的应用前景★★☆☆☆ 1.工业：改造酶结构，提高稳定性/效率 (例：洗衣粉蛋白酶、耐热Taq酶) 2.环保/疫苗：设计特定功能蛋白 (例：污水处理吸附蛋白、疫苗抗原) 3.医学：设计新型抗体、药物 (例：单克隆抗体药物)