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高中生物选修3

高中生物选修3重点学问点总结1/12

专题1 基因工程

高中生物选修三

基因工程：是指依据人们的愿望，进展严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赐予生物以的遗传特性，制造出更符合人们需要的的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进展设计和施工的，又叫做DNA重组技术。

〔一〕基因工程的根本工具

“分子手术刀”——限制性核酸内切酶〔限制酶〕

来源：主要是从原核生物中分别纯化出来的。

功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。

结果：

经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。

“分子缝合针”——DNA连接酶

两种DNA连接酶〔E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶〕的比较：

①一样点：都缝合磷酸二酯键。

②区分：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。

与DNA聚合酶作用的异同：

DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个

DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。

DNA连接酶

DNA聚合酶

不

点

同

连接的DNA

模板

双链

不要模板

单链

要模板

连接的对象

2个DNA片段

单个脱氧核苷酸加到已存在的单

链DNA片段上

相

同

作用实质

形成磷酸二酯键

点

化学本质

蛋白质

“分子运输车”——载体

载体具备的条件：

①能在受体细胞中复制并稳定保存。

②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

最常用的载体是质粒,它是一种暴露的、构造简洁的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制力量的双链环状DNA分子。

其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。

〔二〕基因工程的根本操作程序第一步：目的基因的猎取

目的基因是指：编码蛋白质的构造基因。

原核基因实行直接分别获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。

PCR技术扩增目的基因

PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

目的：猎取大量的目的基因

原理：DNA双链复制

过程：

第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链；

其次步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；

第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进展互补链的合成。

特点：指数(2^n)形式扩增

其次步：基因表达载体的构建(核心)

目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。

组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因

启动子：是一段有特别构造的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。

终止子：也是一段有特别构造的DNA片段，位于基因的尾端。

标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。

第三步：将目的基因导入受体细胞

转化的概念：是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。

常用的转化方法：

将目的基因导入植物细胞：承受最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。方法的受体细胞多是受精卵。

将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的缘由是生殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：

先用Ca2+处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在肯定的温度下促进感受态细胞吸取DNA分子，完成转化过程。

重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步：目的基因的检测和表达

首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是承受DNA分子杂交(DNA-DNA)技术。

其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是承受分子杂交(DNA-RNA)技术。

最终检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是承受抗原—抗体杂交技术。

有时还需进展个体生物学水平的鉴定。如生物抗虫或抗病的鉴定等。

〔三〕基因工程的应用

植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改进植物的品质。

动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。

基