新课标人教版高中生物选修3：基因工程
2023年人教版高中生物选择性必修3第3章基因工程第3节基因工程的应用
第3节基因工程的应用【课程标准】举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。
【素养目标】1.科学思维:基于基因工程在农牧、医药和食品等行业应用的实例,说明基因工程给社会带来的巨大进步。
2.社会责任:基于基因工程在各方面发展的前景,理性看待基因工程的安全性。
你听说过转基因鲤鱼吗?转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%,它在142天后平均体重达到648 g。
除生长速度快,转基因鲤鱼对饵料的利用率也非常高,这两个因素使得转基因鲤鱼的养殖经济效益比非转基因鲤鱼提高125%。
观看视频《快速生长的转基因黄河鲤鱼》。
思考:1.提高鲤鱼生长速度的目的基因是什么?2.你还知道哪些转基因生物?基因工程有哪些方面的应用?一、基因工程在农牧业方面的应用连一连:基于基因工程在改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面的应用,将下列转基因生物和选用的目的基因连线。
【警示】转基因抗虫植物与转基因抗病植物是不同的,转基因抗病植物可以抵抗病毒、真菌等,但不能抗虫。
二、基因工程在医药卫生领域的应用判一判:基于基因工程在医药卫生领域的成果和应用,判断正误。
①对微生物或动植物的细胞进行基因改造,使它们能够生产药物。
(√)②乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。
(×)提示:需将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组在一起后导入受精卵中。
③转基因动物需要进入泌乳期才能成为“乳腺生物反应器”。
(√)④用转基因动物做器官移植的供体时,只能通过抑制供体动物抗原决定基因的表达来解决免疫排斥的问题。
(×)提示:还可以设法除去抗原决定基因。
思考:作为乳腺生物反应器的动物,对性别有怎样的要求?提示:应为雌性动物。
三、基因工程在食品工业方面的应用1.基因工程菌:用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类。
2.选一选:以下叙述属于基因工程在食品工业方面应用的是①③。
高中生物选修三基因工程知识点总结
高中生物选修三基因工程知识点总结
高中生物选修三(基因工程)知识点总结如下:
1. 基因工程的基本步骤:
- 分离基因:从目标DNA序列中分离特定的基因。
- 转录:将分离得到的基因转录成RNA。
- 修饰:对转录后的基因进行修饰,使其更具表达效果。
- 克隆:用适当的载体将修饰过的基因导入目标细胞中。
- 表达:使目标细胞中导入的基因表达。
2. 基因工程的主要方法:
- 重组DNA技术:包括文库制备、扩增和筛选。
- 外源DNA片段导入技术:包括限制性内切酶消化、连接、转化、融合等。
- 自组织培养技术:包括离心、培养基选择、细胞培养等。
- 基因编辑技术:包括CRISPR/Cas9、CRISPR-Cas13a等。
3. 基因工程的应用:
- 细胞治疗:通过基因工程手段治疗一些遗传性疾病。
- 农业育种:通过基因工程技术改良作物品质和产量。
- 生物恐怖袭击防御:通过基因工程技术检测和防御生物恐怖袭击。
- 环境污染治理:通过基因工程技术处理污染物。
4. 基因工程的限制:
- 伦理和道德问题:基因工程技术可能会带来未知的伦理和道德
问题。
- 技术成本:基因工程技术相对其他技术更为复杂,成本较高。
- 技术安全:基因工程技术的安全性需要持续进行研究和维护。
5. 基因工程的安全性问题:
- 基因突变:基因工程过程中可能会引发基因突变,导致不良后果。
- 质量控制:基因工程技术的产品需要进行质量控制,以确保其质量和稳定性。
人教版高中生物选择性必修第3册 (基因工程) 动物细胞工程(3)
教学基本信息
课题
动物细胞工程（3）
——核移植技术和克隆动物
学科
生物学
学段：高中
年级
高二
教材
书名：《选修3现代生物科技专题》出版社：人民教育出版社
出版日期：2月
教学目标及教学重点、难点
教学目标
1.通过阅读核移植和克隆的研究资料，关注科技的发展。
2.通过分析科学家的核移植的研究资料，说出核移植技术的概念和过程等，培养学生的科学思维和科学探究精神。
体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题
1.举例说明体细胞核移植技术的应用前景
（1）加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
（2）增加濒危物种的存活数量
（3）医药卫生：转基因克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白；用克隆动物做疾病模型，追踪研究、治疗疾病
2. 举例说明体细胞核移植技术存在的问题
（1）成功率低
（3）20世纪70年代，我国科学家童第周等人培育的鲤鲫移核鱼
（4）克隆羊多莉的培育
（5）体细胞克隆各种哺乳动物
（6）体细胞克隆动物的发展进程
（7）体细胞克隆猴的培育
2.总结动物细胞核移植的概念、过程等
通过阅读核移植和克隆的研究资料，关注科技的发展。通过分析科学家的核移植的研究资料，说出核移植的概念和过程等，培养学生的科学思维和科学探究精神。
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
导入
介绍世界首例体细胞克隆猴：中中和华华
激发学生的学习兴趣导入新课
核移植技术和克隆动物的研究历程
1.跟随科学家的脚步，回顾核移植技术和克隆动物的研究历程：
（1）1952年布里格斯和托马斯·金的豹蛙胚胎细胞核移植实验
(新教材)高中生物选修3第3章-基因工程：微点强化4 基因工程的关键步骤人教版
[变式训练1] (2021·福建省福州期末)限制酶可辨识并切割DNA分子上特定的核 苷酸序列。下图依次为四种限制酶BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ以及Bgt Ⅱ的 切割位点和辨识序列。为防止酶切后含目的基因的DNA片段自身连接成环状，
下列不能同时切割目的基因的是( D )
A.EcoRⅠ和Hind Ⅲ C.BamHⅠ和Hind Ⅲ
影印接种过程示意图
①在含有Amp的选择培养基上生长的大肠杆菌菌落，是由普通大肠杆菌或导入 普通质粒的大肠杆菌繁殖形成的，还是由导入重组质粒的大肠杆菌繁殖形成的？ 为什么？ 提示：有的是由导入普通质粒的大肠杆菌繁殖形成的，有的是由导入重组质粒 的大肠杆菌繁殖形成的，因为这两种大肠杆菌都含有Ampr，都对Amp有抗性； 不可能是由普通大肠杆菌繁殖形成的，因其没有Ampr，对Amp没有抗性。
[典型例题1] 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭
头表示相关限制酶的酶切位点。相关说法错误的是( A )
图1
A.一个图2所示的质粒分子经SmaⅠ切割后，含有4个游离的磷酸基团 B.用图2所示的质粒和图3所示的目的基因构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割 C.图3中为防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状，不能使用 EcoRⅠ D.为了获取重组质粒，最好用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ同时切割质粒和外源DNA 解析 图2所示质粒分子经SmaⅠ切割后形成2个平末端，根据DNA分子的两条 链反向平行的特点可知，切割后应含有2个游离的磷酸基团，A错误；用SmaⅠ 切割会破坏目的基因和质粒中的标记基因，B正确；用EcoRⅠ处理的目的基因 由于两端含有相同的黏性末端而可能发生自身环化，用两种限制酶同时切割质 粒和外源DNA即可解决这一问题，所以可以用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ同时处理， C、D正确。
第3章 基因工程 期末复习知识点总结【新教材】人教版高中生物选择性必修三
第3章基因工程1、什么是基因工程：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
2、基因工程的诞生（三个理论和三个技术）：基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科基础上发展起来的，正是这些学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程，具体有三大理论发现和三个技术突破。
1)理论基础：DNA是遗传物质；DNA分子的双螺旋结构和半保留复制；遗传密码的通用性和遗传信息传递的方式；2)技术基础：限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割；DNA连接酶的发现与DNA片段的连接；基因工程载体的构建与应用●理论上的三大发现⑴、发现了遗传物质——DNA1944年，艾弗里（O.T.Avery）的肺炎双球菌转化实验⑵、揭示了遗传物质的分子机制：DNA分子的双螺旋结构和半保留复制1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.Crick）的DNA双螺旋结构模型、半保留复制图，获1958年诺贝尔奖。
⑶、确立了遗传信息的传递方式：以密码形式传递1963年，美国尼伦伯格（M.W.Nirenberg）和马太（H.Matthaei）确立了遗传信息以密码形式传递，破译了编码氨基酸的遗传密码(3个核苷酸=1个密码子=1个aa)。
●技术上的三大突破⑴、世界上第一个重组DNA实验：实现不同来源DNA的体外重组1972年斯坦福大学化学家伯格（P.Berg）借助内切酶和连接酶将猴病毒SV40的DNA 和大肠杆菌λ噬菌体的DNA在试管中连接在了一起，第一次成功地实现了DNA的体外重组。
⑵、第一个基因克隆实验：重组DNA表达实验，是世界上第一个基因工程实验1973年美国斯坦福大学医学院遗传学家科恩（S.Cohen）将体外构建的含有四环素和卡那霉素抗性基因的重组质粒导入大肠杆菌，获得了具有双抗性的大肠杆菌转化子，成功完成了第一个基因克隆实验。
新教材人教版高中生物选择性必修3第3章基因工程 学案(知识点考点汇总及配套习题)
第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具 ............................................................................ - 1 - 第2节基因工程的基本操作程序............................................................................ - 22 - 第3节基因工程的应用............................................................................................ - 46 - 第4节蛋白质工程的原理和应用............................................................................ - 65 -第1节重组DNA技术的基本工具必备知识·素养奠基一、基因工程的诞生和发展判一判:基于基因工程相关基础理论的突破和技术的创新,判断下列说法的正误。
1.1953年,沃森和克里克建立了DNA分子双螺旋结构模型,并用实验证明了DNA分子的半保留复制。
(×)提示:DNA分子半保留复制是梅塞尔森和斯塔尔用实验证明的。
2.1970年,在细菌体内发现了第一个限制酶,后来又发现了多种限制酶、DNA连接酶等。
(√)3.1972年,伯格首先在体外进行DNA改造,并构建了第一个体外重组DNA分子。
(√)4.1983年,科学家采用花粉管通道法培育了世界上第一例转基因烟草。
(×)提示:第一例转基因烟草是用农杆菌转化法培育的。
5.1984年,我国科学家朱作言领导的团队培育了世界上第一条转基因鱼。
(√)6.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的。
(√)二、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”1.来源:主要来自原核生物。
人教版高中生物选择性必修第3册 基因工程 植物细胞工程(1)
以培育番茄-马铃薯的杂种植株为例，解决植物体细胞杂交过程中的问题
1. 要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起遇到的第一个障碍是什么？如何解决？
酶解法去除细胞壁
2.若两种原生质体混合在一起，就能融合形成一个细胞吗？
基于细胞膜的流动性，介绍物理方法和化学方法
3.仅考虑两两融合的情况，融合细胞有几种类型？
3.通过解决番茄-马铃薯杂种植株育种过程中的问题，说出植物体细胞杂交的原理和意义。
教学重点
1.植物组织培养的原理和过程。
2.植物体细胞杂交的原理和意义。
教学难点
植物组织培养的过程
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
导入
北京市花月季为例，提出花卉快速大量繁殖的难题。
联系生活生产，创设真实情景。
植物组织培养
先回顾必修一斯图尔德的胡萝卜组织培养实验，然后介绍组织培养的过程，以及相关名词
展示植物组织培养的过程，学生先对其过程有一个整体的认识。
以植物组织培养的发展历程为线索
1902年哈勃兰特提出细胞全能性的假设，并设计实验验证假设，分析实验失败的原因；
1934年，植物生长素发现，生长素使山毛柳形成层细胞分裂旺盛；
1955年，发现激动素，激动素可以促进芽的形成；
1957年，Skoog和Miller提出有关植物激素控制器官形成的概念，展示烟草和菊花的植物组织培养实验，分析实验结果，得出结论：高细胞分裂素、低生长素有利于芽的形成，高生长素、低细胞分裂素有利于生根，生长素和细胞分裂素比例适宜有利于愈伤组织产生。
1958年，斯图尔德的胡萝卜植物组织培养实验成功，首次验证了植物细胞的全能性。
小结
植物组织培养技术，植物体细胞杂交技术的总结。
人教版高中生物选择性必修第3册 基因工程 基因工程(6)
教案1.纤维素酶的作用机理师生共同回顾选修1中所学的纤维素酶的作用机理。
我们首先回顾一下有关纤维素酶的内容。
纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称。
纤维素酶根据催化功能的不同分为内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶三类。
[3]我们来一起了解一下纤维素酶的作用机理。
图1从图1中我们可以看出，内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶在发挥催化功能时，切断纤维素的β-1，4糖苷键，将纤维素多糖的长链切成短链，进而产生纤维二糖、纤维糊精等产物。
之后β-葡萄糖苷酶将纤维二糖等继续水解为葡萄糖。
不同种类的生物产生的纤维素酶会有一些差别。
2.纤维素酶在实践中的应用遇到的问题教师提出问题1：从生物体中提取的纤维素酶是否可以直接用于生产呢？教师提供资料：生产中应用纤维素酶时的实际实验资料。
图2这张曲线图2，体现的是纤维二糖对纤维素水解的影响。
由此可见，在实际生产中，外切葡聚糖酶催化纤维素水解产生的产物纤维二糖会抑制酶的活性，从而减少小分子糖的生成速率。
出现这样的问题，限制了天然的纤维素酶在生产中的应用。
3.纤维素酶的改造教师提出问题2：如果要找出产物抑制酶活性的原因，你有什么思路呢？教师适当给出思考方向：纤维素酶有怎样的结构，产物和酶结构之间有怎样的相互作用？怎样去除纤维二糖等等。
图3图4图3中左侧是外切葡聚糖酶的结构图，外切葡聚糖酶是蛋白质，是由氨基酸脱水缩合形成的肽链构成的，肽链盘曲、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质分子。
右侧是外切葡聚糖酶的结构简图。
从图中我们可以看出，外切葡聚糖酶分为催化区域、纤维素结合区域、以及二者的连接区三个主要部分。
进一步的了解一下外切葡聚糖酶的催化区域的结构。
图4中灰色的部分代表外切葡聚糖酶催化区域的肽链，黄色的结构代表酶催化区域的第248位的精氨基酸和第385位酪氨酸的侧链基团（R基），橙色分子代表产物纤维二糖。
右侧是精氨酸和酪氨酸的结构图，观察两种氨基酸的R基，如果二者的侧链基团接近，就会产生相互作用。
人教版高中生物选择性必修第3册 基因工程 基因工程(5)
讨论转基因产品的安全性。
通过农牧业领域丰富的转基因产品，学生体会到转基因技术应用的诱人前景。
通过食品领域的介绍，学生体会到基因工程技术与生活密切联系。
通过环保领域的介绍，学生体会科学研究思路。
通过医药领域的介绍，学生体会前沿科技，了解当前基因工程技术的基本原理
教案
教学基本信息
课题
基因工程的应用
学科
生物学
学段：高中
年级
高二
教材
书名：生物选修3现代生物科技专题出版社：人民教育出版社出版日期：2月
教学目标及教学重点、难点
教学目标
1.通过对转基因实例的分析，进一步树立结构与功能相统一的基本观点。（生命观念）
2.通过对基因工程应用于不同领域的分析，体会科学研究的思路。（科学思维）
2.体会基因工程在各领域的改造思路。
教学过程(表格描述)ห้องสมุดไป่ตู้
教学环节
主要教学活动
设置意图
环节1
环节2
环节3
环节4
环节5
基因工程在农牧业领域的应用，从提高产品产量和品质两方面分别予以举例分析。
基因工程在食品领域的应用，从生产食品添加剂和制造食物两方面分别予以举例说明。
基因工程在环保领域的应用，从生产清洁能源和治理环境污染两方面分别予以举例说明。
3.通过学习与生活实际密切相关的前沿科技，探讨科学与技术的关系及对生产生活、社会的影响。（社会责任）
4.通过转基因安全性的讨论，认同并选择科学、客观、理性的价值观，主动向家人或邻里宣传。（社会责任）
教学重点
基因工程在农牧业、食品、环保以及医药领域的应用。
新人教版 高中生物选修3专题一1.3基因工程的应用原创
1、抗虫转基因植物
转基因抗虫植物：
棉花、玉米、马铃薯、番茄、大豆 、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、 菊花等。
用于杀虫的基因主要有：
★Bt毒蛋白基因(重点)、蛋白酶抑 制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植 物凝聚素基因
第三页，编辑于星期二：十四点 四十八分。
第三十六页，编辑于星期二：十四点 四十八分。
某多肽链的一段氨基酸序列是： ……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯 丙氨酸—……
讨论：
1．怎样得出决定这一段肽链的脱氧核 苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。
2．确定目的基因的碱基序列后，怎样 才能合成或改造目的基因(DNA)?
第三十七页，编辑于星期二：十四点 四十八分。
例如：
满足人类生产 和生活的需要
干扰素（半胱氨酸） 改造 干扰素（丝氨酸）
体外很难保存
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
改造 天冬氨酸激酶（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶
（104位的天冬酰胺）
改造
二氢吡啶二羧酸合成酶（异 亮氨酸）
第三十二页，编辑于星期二：十四点 四十八分。
第二十四页，编辑于星期二：十四点 四十八分。
基因治疗曙光初照（重点 应用）
1 基因治疗： 是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷 的细胞中，达到治疗疾病的目的。（重要）
2 方法：
A体外基因治疗 先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在
体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入 患者体内。（效果较为可靠）
乳糖
乳糖酶
半乳糖
第十三页，编辑于星期二：十四点 四十八分。
人教版高中生物选择性必修第3册 (基因工程) 基因工程(1)教案
实施基因工程需要哪些基本工具？
2.限制酶的发现历程及其功能、特点和作用结果。
3.DNA连接酶的作用部位和功能。
4.载体的发现历程及特点和选择原则。
5.三种基本工具齐备，如何获得重组DNA分子并导入受体细胞？比较单酶切和双酶切。
3.通过视频学习限制性内切核酸酶、DNA连接酶的功能、作用部位及作用结果，介绍载体的种类及特点，渗透科学思维。
教学重点
1.限制性核酸内切酶、DNA连接酶的功能和特点及载体的共同特点。
2.构建重组DNA分子的方法。
教学难点
单酶切和双酶切的比较
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
导入
1.简介基因工程取得的成果
教案
教学基本信息
课题
基因工程（1）
DNA重组技术的基本工具
学科
生物
学段：高中
年级
高二
教材
书名：《选修3现代生物科技专题》出版社：人民教育出版社出版日期：2月
教学目标及教学重点、难点
教学目标
1.通过简介催生基因工程的基础理论和技术及基因工程的成果，提升学生的社会责任及追求科学的精神。
2.通过介绍科学家对DNA重组技术三种基本工具的研究历史，渗透科学思维。
介绍DNA重组技术的基本工具
小结
小结DNA重组技术的基本工具及其功能、特点。
提出后续学习内容。
内容小结。为后续内容伏笔
新人教版 高中生物选修3专题一1.3基因工程的应用原创
基因治疗曙光初照（重点 应用）
1 基因治疗： 是指是把健康的外源基因导入有基因缺 陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。（重要） 2 方法：
A体外基因治疗 先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然 后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养， 最后重新输入患者体内。（效果较为可靠） B体内基因治疗 直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法
用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保 存相当困难。如果将其分子上的一个半胱 氨酸变成丝氨酸，那么在-70℃的条件下， 可以保存半年。
一、蛋白质工程崛起的缘由
例如：
干扰素（半胱氨酸） 改造
满足人类生产 和生活的需要
干扰素（丝氨酸）
体外很难保存
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
某多肽链的一段氨基酸序列是： ……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸— 苯丙氨酸—……
讨论：
1．怎样得出决定这一段肽链的脱氧核 苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。 2．确定目的基因的碱基序列后，怎样 才能合成或改造目的基因(DNA)?
蛋白质工程的进展与前景
蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多， 主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于 正确的空间结构，而科学家目前对大多数 蛋白质的空间结构了解很少。
基因治疗曙光初照
重症联合免疫缺陷（SCID）
患者缺乏正常的人体免疫功
能，只要稍被细菌或者病毒 感染，就会发病死亡。这个 病的机理是细胞的一个常染 色体上编码腺苷酸脱氨酶
（简称ADA）的基因（ada）
发生了突变。可以通过基因
工程的方法治疗。
SCID患者生存在无菌环境中
基因治疗曙光初照
人教版高中生物选修3专题一基因工程详细知识点
人教版高中生物选修3专题一基因工程详细知识点生物选修三易考知识点背诵专题1 基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，通过体外DNA重组和转基因技术，严格设计生物，赋予其新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程在DNA分子水平上进行设计和施工，又称为DNA重组技术。
一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）1）来源：主要从原核生物（微生物）中分离纯化出来。
2）功能：能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，具有专一性。
3）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（中心轴线的两侧）和平末端（中心轴线）。
大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别GAATTC序列，SmaI识别CCCGGG序列。
它们识别的核苷酸序列不同，但切点都在G↓C之间。
4）比较有关的DNA酶1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基。
2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用部位是碱基和碱基之间的氢键。
注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。
3）DNA聚合酶：能将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。
4）DNA连接酶：通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。
注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶1）两种DNA连接酶（E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E.coli DNA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T4 DNA连接酶来自T4噬菌体，能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
2）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。
新教材人教版高中生物选择性必修3第3章基因工程 课后练习题及章末检测含答案解析
第三章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具 (1)第2节基因工程的基本操作程序 (7)第3节基因工程的应用 (13)第4节蛋白质工程的原理和应用 (19)第三章达标检测 (25)第1节重组DNA技术的基本工具[基础达标]题组一基因工程的概念及诞生和发展1．下列叙述符合基因工程概念的是( )A．在细胞内直接将目的基因与宿主细胞的遗传物质进行重组，赋予生物新的遗传特性B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的大肠杆菌菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上【答案】B【解析】基因工程是在生物体外将DNA进行重组形成重组DNA分子，然后导入受体细胞，赋予生物新的遗传特性，A错误；将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株，这是基因工程技术的应用，B正确；用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株，这是诱变育种，与基因工程无关，C错误；基因工程是按照人们的意愿，对生物进行定向改造，而自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA 上不符合基因工程的概念，D错误。
2．下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是( )A．基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B．工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C．遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D．基因工程必须在同物种间进行【答案】D【解析】基因工程可在不同物种间进行，它可打破生殖隔离的界限，定向改造生物的遗传性状。
题组二限制酶和DNA连接酶3．根据下图判断，下列有关工具酶功能的叙述，错误的是( )A．限制酶可以切断a处B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以使b处解开D．DNA连接酶可以连接c处【答案】D【解析】限制酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键，A正确；DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的末端，形成磷酸二酯键，B正确；解旋酶能解开碱基对之间的氢键，即将b处的氢键断开，C正确；DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，如a处，形成磷酸二酯键，而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸内的磷酸和脱氧核糖，D错误。
新课标高中生物选修三 专题1 基因工程
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
DNA聚合酶和DNA连接酶有何 相同点和不同点？
DNA连接酶 连接DNA链 连接部位 双链
DNA聚合酶 单链
在两DNA片段之间 将单个核苷酸加 形成磷酸二酯键 到已存在的核酸 片段的3’末端的 羟基上，形成磷 酸二酯键
限制酶切割后有两种不同的结果， 一种产生黏性末端，一种产生平末端。 那么恢复它们的连接时，所用DNA连 接酶是否可以不加选择？
蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。
（2）抗逆性品种
将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐 碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物 体内，将从根本上改变作物的特性。如转基 因抗虫棉。
二、动物基因工程前景广阔
——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等
（一）用于提高动物生长速度
导入外源生长激素基因
（二）用于改善畜产品的品质
把正常基因导入病人体内，使该基因的表达 产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治 疗遗传病的最有效的手段。 （把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中， 从而达到治疗疾病的目的）
五、基因芯片
从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就 可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与 DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。 通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的 DNA信息。 基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、 平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新 技术。
5
A
1
磷 酸 二 酯 键
4
3 2
5 4 3
T
1
2
黏性末端
平末端
• 什么叫黏性末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切 开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切 口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正 好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
人教版高中生物选修三基因工程课件
目的基因的检测与鉴定
导入的鉴定：检测转基因生物的染色体DNA上是否插 入目的基因。DNA分子杂交
转录的鉴定：检测目的基因是否转录出mRNA。分子杂 交技术
翻译的鉴定：检测目的基因是否翻译出蛋白质。抗原 -抗体杂交
四 基因工程的应用
（1） 植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，改良植物品质
（2） 动物基因工程：提高生物生长速度，改良畜产品品质，转基因动物生产药物
（3）PCR技术：使目的基因以指数的形式在短时间内快速扩增。
构建基因表达载体
表达载体的组成： 启动子、目的基因、终止子、标记基因、复制原点
启动子：位于基因的首端，是与RNA聚合酶结合的部 位，驱动基因转录出mRNA。
插入基因：目的基因
终止子：一段特殊的DNA片段，位于基因的尾端， 作用是使转录停止。
基因工程
选修三
内容
一 基因工程的概念 二 DNA重组技术的基本工具 三 基因工程的基本操作步骤 四 基因工程的应用
教学目标 1.基因工程的概念。 2.基因操作的工具和基本步骤
一 基因工程的概念
基因工程：又叫做基因拼接技术或 DNA重组技术。通俗的说，就是按照 人们的意愿，把一种生物的某种基因 提取出来，加以修饰改造，然后放到 另一种生物的细胞里，定向地改造生 物的遗传性状。
黏性末端 平末端
二 DNA重组技术的基本工具
（2）基因的针线─DNA连接酶
DNA连接酶可以把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来（形 成磷酸二酯键），形成重组的DNA分子
种类
大肠杆菌连接酶（E.coliDNA连接酶）：黏性末端 T4DNA连接NA重组技术的基本工具
获取目的基因
1.目的基因主要指编码蛋白质的结构基因
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用Ca2+处理细胞 感受态细胞 表达 载体与感受态细胞混合 感受态细胞吸 收DNA分子
(四)目的基因的检测与鉴定 1、检测与鉴定的目的
目的基因进入受体细胞后，是否可以稳 定维持和表达其遗传特性。
2、手段： 检测——
(分子水平)
①检测转基因生物染色体的DNA上是 否插入了目的基因 ②检测目的基因是否转录出了mRNA
三、基因工程的基本操作程序 第一步
第二步 第三步 第四步
目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定
（补充知识）——原核细胞的基因结构
非编码区
编码区上游 编码区
非编码区
编码区下游
编码蛋白质 (编码序列) 调控遗传信息的表达 (调控序列)
非编码区
杂交双链
DNA聚合酶
区别
（2）利用PCR技术扩增目的基因
PCR扩增仪
利用PCR技术扩增目的基因小结：
聚合酶链式反应 ，是一项 ① 概念：PCR全称为_______________ 体外 特定DNA片段的核酸合成技术 在生物____ 复制___________ DNA复制 ②原理：__________ 一对引物 已知基因的核苷酸序列 、 ③条件：_______________________ ________、 耐热 DNA聚合酶、 四种脱氧核苷酸 ___________ ___________. 指数 方式扩增，即____ ④方式：以_____ 2n （n为扩增循 环的次数） ⑤结果： 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
RNA聚合酶
（补充知识）——真核细胞的基因结构
非编码区 编码区 非编码区 编码区下游
外显子 内含子 (能编码蛋白质) (不能编码蛋白质)
调控遗传信息的表达 (调控序列)
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
原核细胞 不同点
编码区是 连续 的 _____
真核细胞
编码区是间隔的、 不连续 _____的
相同点
2、将目的基因导 —— 显微注射法 入动物细胞 3、将目的基因导 ——感受态细胞 入微生物细胞
目的基因导入植物细胞最常用的方法-农杆菌转化法
农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物。Ti质粒的
T-DNA可转移至受体细胞的染色体上
转化:
目的基因插入Ti质粒的T-DNA上 农 杆菌 导入植物细胞 整合到受体细胞 的染色体上 目的基因的遗传部DNA
用适当
许多DNA片段
连与 体导 接录酶 核酸酶H 单链DNA 反转录法：
mRNA
——分子杂交（与上述不同） 提取受体生 物的mRNA
用同位素标记的
目的基因片段杂交
显 出 杂交带
（表明目的基因已转录出了mRNA）
检测DNA利用的是DNA与DNA杂交， 检测mRNA利用的是DNA与mRNA杂交。
③检测目的基因是否翻译成蛋白质
—抗原抗体杂交 提取受体生 物的蛋白质
与相应抗体杂交
显 出 杂交带
过程:
质粒
同一种
DNA分子
限制酶处理
一个切口 两个黏性末端
两个切口 获得目的基因
DNA连 接酶
重组DNA分子（重组质粒）
（三）将目的基因导入受体细胞 受体细胞 内，并且在 转化 ——目的基因进入_________ 稳定 和_____ 表达 的过程 受体细胞内维持_____ 1、将目的基因导 入植物细胞 方法 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
用限制酶切割质粒使之出现一个 切口，将目的基因插入切口处，让目的 基因的黏性末端与切口上的黏性末端互 补配对后，在连接酶的作用下连接形成 重组DNA分子，即基因表达载体。
a、目的基因
基因 表达 载体 组成 b、启动子 c、终止子
d、标记基因
复制原点
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。
转基因动物中采用最多、最为有效的将目 的基因导入动物细胞的方法-显微注射法。 含目的基因 显微 动物的
的表达载体 注射 受精卵
早期 胚胎
移植 分裂
含目的基 分化 因受精卵 发
育
雌性动物输 卵管或子宫
发育
转基因动物
将目的基因导入微生物细胞
1.常用菌： 大肠杆菌 2.微生物作受体细胞原因：
繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
⑥过程： a、DNA变性（90℃-95℃）：双链 DNA模板 低温退火 高温变性 氢键 断裂，形成___________ 单链DNA 在热作用下，_____
b、退火（复性55℃-60℃）：系统温度降低，引 双链 。 物与DNA模板结合，形成局部________ 多次重复 c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，从 引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补 中温延伸（70~75℃） DNA链 。 的________
③检测目的基因是否翻译成蛋白质 鉴定—— 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
（个体水平）
①检测转基因生物染色体的DNA上是否插 入了目的基因 —DNA分子杂交
提取受体生 物全部DNA 酶切割
适当限制
DNA片段
标记的目 段杂交
用同位素 的基因片
显出杂交带
（表明目的基因已插入）
②检测目NA片断，导入到受体菌的群体中 储存，各个受体了某种生物所有的基：
受体菌包含了一种生物部分基 都由能够编码蛋白质的________ 非编码 区组成的 调控作用的________
（一）目的基因的获取
1、目的基因:
需要的编码蛋白质的结构基因。
如：抗虫基因、植物抗病基因、 人胰岛素基因等。
2、获取目的基因的常用方法从基因中获取 利用PCR技术扩增 人工合成
（1）从基因中获取目的基因（表明目的基因已形成蛋白质产品）
鉴定（个体水平）——
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
（90~95℃）
（55~60℃）
不需要解旋酶
（3）通过DNA合成仪直接合成目的基因 当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测 得或核苷酸序列已知时，可采用此种方法。
蛋白质氨 基酸顺序
推 测
mRAN核苷 酸序列
推测
基因DNA的 核苷酸序列
合 成
目的 基因
ABI 394 3900 DNA合成仪
（二）基因表达载体的构建 ——基因工程核心
基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体 产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体 DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达 的方法。(单子叶植物中常用。)
花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的 花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNA （含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进 入受体细胞。
编码区
非编种蛋白质， 能识别并与调控序列中的 结合位点结合，能催化 DNA转录为RNA
与RNA聚合 酶结合位点
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC
RNA聚合酶
与RNA聚合 酶结合位点
终止子
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC AGGUCACG UC G