2022届高考统考生物人教版一轮复习课件：选修3 第1讲 基因工程
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利用mRNA反转录 合成 ②人工合成通过 DNA合成仪 用化学方法人工合成 ③利用 PCR 技术扩增
(2)基因表达载体的构建——基因工程的核心 ①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给 下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。 ②基因表达载体的组成
(3)将目的基因导入受体细胞 ①转化含义：目的基因 进入受体细胞内，并且在受体细胞内 遗传和表达的过程。
选修3 现代生物科技专题
第1讲 基因工程
考纲要求
核心素养 1.基因的结构与功能(生命观念)
1.基因工程的诞生(Ⅰ)
2.基因工程的操作流程图及蛋白质的流
2.基因工程的原理及技术 程图等(科学思维)
(含 PCR 技术)(Ⅱ)
3.基因工程的应用和蛋白质工程(科学探
3.基因工程的应用(Ⅱ)
究)
4.蛋白质工程(Ⅰ)
4.正确看待转基因生物与环境安全问题
(社会责任)
01
考点一 基因工程的基本 工具及基本程序
知识·能力·素养 考法·考技·考能
1．基因工程的概念 (1)概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外 DNA重组 和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造 出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
抗原—抗体杂交
目的基因是否翻译
抗虫或抗病接种实验 是否具有抗虫抗病特性
水平 分子水平 个体水平
4.PCR 技术 (1)原理： DNA复制 。 (2)前提：已知目的基因的一段核苷酸序列 ，以便根据这一序列 合成引物。 (3)条件：DNA 模板、引物、热稳定DNA聚合酶 和 4 种脱氧核 苷酸。
(4)扩增过程
3．受体细胞的选择 受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵 (一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、 有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体 的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能 用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，也没有核糖体等细RNA反――转→录cDNA―连与―接载 ―导―体入→受体菌群体。
3．现有一长度为 1 000 碱基对(bp)的 DNA 分子，用限制酶 EcoRⅠ酶切后得到的 DNA 分子仍是 1 000 bp；用 KpnⅠ单独酶切， 得到 400 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子片段；用 EcoRⅠ、KpnⅠ 同时酶切后得到 200 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子片段。尝试 绘出该 DNA 分子的酶切图谱。
2．基因表达载体中启动子、终止子的来源 (1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，目的 基因中已含有启动子、终止子，在构建基因表达载体时，不需要在 质粒上接上特定的启动子、终止子。 (2)如果目的基因的。因此，在构建基因表 达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定 的启动子、终止子。
过程
说明
变性 温度上升到 90～95 ℃左右，双链 DNA 解链为单链
温度下降到 55～60 ℃左右， 复性 两种引物通过碱基互补配对与两条
单链 DNA 结合
图解
温度上升到 70～75 ℃左右，Taq酶 延伸 从引物起始合成互补链，可使新链
由 5′端向 3′端延伸 (5)结果：上述三步反应完成后，一个 DNA 分子就变成了两个 DNA 分子，随着重复次数的增多，DNA 分子就以 2n 的形式增加。 PCR 的反应过程都是在PCR扩增仪 中完成的。
1．用基因工程生产乙肝疫苗时，若选用细菌为受体细胞，则不 能得到引起免疫反应的基因表达产物，分析其原因。
提示：大肠杆菌为原核生物，没有真核生物所具有的内质网、 高尔基体等结构，无法对核糖体合成的肽链进行加工。→酶许多 DNA 片段―分连―别接―与―导载―入体→受体菌群体。
1．限制酶的选择方法 图甲
图乙
根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类。 (1)应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择 PstⅠ。 (2)不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择 SmaⅠ。 (3)为避免目的基因和质粒的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，如图甲也可选择用 PstⅠ和 EcoRⅠ两 种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。
(2)优点 ①与杂交育种相比：克服了 远缘杂交不亲和的障碍。 ②与诱变育种相比： 定向 改造生物的遗传性状。
2．基因工程的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(简称限制酶 )。 ①来源：主要来自原核生物。 ②特点：具有专一性，表现在两个方面： 识别——双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列。 切割——特定核苷酸序列中的特定位点。
③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键。 ④作用结果
在识别序列中―心―→轴线两侧切开黏性末端 结果 —在识别序列―中―心→轴线处切开平末端
(2)DNA 连接酶
种类
E·coli DNA连接酶
来源
_大__肠__杆__菌___
特点
缝合黏性末端
T__4D__N_A__连__接__酶_ T4 噬菌体
②转化方法 生物类型
植物
受体细胞
体细胞
农杆菌转化法 、 常用方法 基因枪法、花粉管
通道法
动物 __受__精__卵___
显微注射法
微生物 大肠杆菌或酵母 菌等
_感__受__态__细__胞__法__
(4)目的基因的检测与鉴定
方法
检测或鉴定目的
DNA 分子杂交技术 分子杂交技术
检测目的基因的有无 目的基因是否转录
缝合黏性末端复两个核苷酸之间的磷酸二酯键
(3)载体 ①种类：质粒、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等 。
能自我复制
②质粒的特点有一个至多个
限制酶切割位点
有特殊的标记基因
③运载体的作用：携带外源 DNA 片段进入受体细胞。
3．基因工程的基本
(2)基因表达载体的构建——基因工程的核心 ①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给 下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。 ②基因表达载体的组成
(3)将目的基因导入受体细胞 ①转化含义：目的基因 进入受体细胞内，并且在受体细胞内 遗传和表达的过程。
选修3 现代生物科技专题
第1讲 基因工程
考纲要求
核心素养 1.基因的结构与功能(生命观念)
1.基因工程的诞生(Ⅰ)
2.基因工程的操作流程图及蛋白质的流
2.基因工程的原理及技术 程图等(科学思维)
(含 PCR 技术)(Ⅱ)
3.基因工程的应用和蛋白质工程(科学探
3.基因工程的应用(Ⅱ)
究)
4.蛋白质工程(Ⅰ)
4.正确看待转基因生物与环境安全问题
(社会责任)
01
考点一 基因工程的基本 工具及基本程序
知识·能力·素养 考法·考技·考能
1．基因工程的概念 (1)概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外 DNA重组 和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造 出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
抗原—抗体杂交
目的基因是否翻译
抗虫或抗病接种实验 是否具有抗虫抗病特性
水平 分子水平 个体水平
4.PCR 技术 (1)原理： DNA复制 。 (2)前提：已知目的基因的一段核苷酸序列 ，以便根据这一序列 合成引物。 (3)条件：DNA 模板、引物、热稳定DNA聚合酶 和 4 种脱氧核 苷酸。
(4)扩增过程
3．受体细胞的选择 受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵 (一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、 有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体 的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能 用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，也没有核糖体等细RNA反――转→录cDNA―连与―接载 ―导―体入→受体菌群体。
3．现有一长度为 1 000 碱基对(bp)的 DNA 分子，用限制酶 EcoRⅠ酶切后得到的 DNA 分子仍是 1 000 bp；用 KpnⅠ单独酶切， 得到 400 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子片段；用 EcoRⅠ、KpnⅠ 同时酶切后得到 200 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子片段。尝试 绘出该 DNA 分子的酶切图谱。
2．基因表达载体中启动子、终止子的来源 (1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，目的 基因中已含有启动子、终止子，在构建基因表达载体时，不需要在 质粒上接上特定的启动子、终止子。 (2)如果目的基因的。因此，在构建基因表 达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定 的启动子、终止子。
过程
说明
变性 温度上升到 90～95 ℃左右，双链 DNA 解链为单链
温度下降到 55～60 ℃左右， 复性 两种引物通过碱基互补配对与两条
单链 DNA 结合
图解
温度上升到 70～75 ℃左右，Taq酶 延伸 从引物起始合成互补链，可使新链
由 5′端向 3′端延伸 (5)结果：上述三步反应完成后，一个 DNA 分子就变成了两个 DNA 分子，随着重复次数的增多，DNA 分子就以 2n 的形式增加。 PCR 的反应过程都是在PCR扩增仪 中完成的。
1．用基因工程生产乙肝疫苗时，若选用细菌为受体细胞，则不 能得到引起免疫反应的基因表达产物，分析其原因。
提示：大肠杆菌为原核生物，没有真核生物所具有的内质网、 高尔基体等结构，无法对核糖体合成的肽链进行加工。→酶许多 DNA 片段―分连―别接―与―导载―入体→受体菌群体。
1．限制酶的选择方法 图甲
图乙
根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类。 (1)应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择 PstⅠ。 (2)不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择 SmaⅠ。 (3)为避免目的基因和质粒的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，如图甲也可选择用 PstⅠ和 EcoRⅠ两 种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。
(2)优点 ①与杂交育种相比：克服了 远缘杂交不亲和的障碍。 ②与诱变育种相比： 定向 改造生物的遗传性状。
2．基因工程的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(简称限制酶 )。 ①来源：主要来自原核生物。 ②特点：具有专一性，表现在两个方面： 识别——双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列。 切割——特定核苷酸序列中的特定位点。
③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键。 ④作用结果
在识别序列中―心―→轴线两侧切开黏性末端 结果 —在识别序列―中―心→轴线处切开平末端
(2)DNA 连接酶
种类
E·coli DNA连接酶
来源
_大__肠__杆__菌___
特点
缝合黏性末端
T__4D__N_A__连__接__酶_ T4 噬菌体
②转化方法 生物类型
植物
受体细胞
体细胞
农杆菌转化法 、 常用方法 基因枪法、花粉管
通道法
动物 __受__精__卵___
显微注射法
微生物 大肠杆菌或酵母 菌等
_感__受__态__细__胞__法__
(4)目的基因的检测与鉴定
方法
检测或鉴定目的
DNA 分子杂交技术 分子杂交技术
检测目的基因的有无 目的基因是否转录
缝合黏性末端复两个核苷酸之间的磷酸二酯键
(3)载体 ①种类：质粒、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等 。
能自我复制
②质粒的特点有一个至多个
限制酶切割位点
有特殊的标记基因
③运载体的作用：携带外源 DNA 片段进入受体细胞。
3．基因工程的基本