2021高三生物人教版一轮教师用书：选修3 第1讲 基因工程
高三生物一轮复习人教版课件 选修3 第1讲 基因工程
②工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表
达的菌类细胞株系。
(2)乳腺生物反应器
①优点：产量高、质量好、成本低、易提取等。 ②操作过程：获取目的基因→构建基因表达载体→显微注 射导入哺乳动物受精卵中→形成早期胚胎→将胚胎移植到母体 动物子宫内 → 发育成转基因动物 → 在雌性个体中目的基因表 达，从分泌的乳汁中提取所需蛋白质。
乳腺生物反应器 动物的受精卵 显微注射法 微生物细胞
工程菌
感受态细胞法
不需严格灭菌，温度
生产条件 等外界条件对其影响 不大
需严格灭菌，严格控制工
程菌所需的温度、pH、 营养物质浓度等外界条件
药物提取
从动物乳汁中提取
从微生物细胞中提取
2.基因诊断
①方法：DNA分子杂交技术(即DNA探针法)。
②主要过程： 将互补的双链DNA解旋
选修三
现代生物科技专题
第一讲 基因工程
考点·全线突破
考点一 基因工程的操作工具 [关键点击] 1．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1)存在：主要存在于原核生物中。 (2) 特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷识别序列的特点： 呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱
2．“分子缝合针”——DNA连接酶
大肠杆菌 只能将双链DNA片段互 功能特性 补的黏性末端之间的磷 酸二酯键连接起来
种类 来源
E·coli DNA连接酶
T4DNA连接酶 T4噬菌体
缝合两种末端，但连 接平末端之间的效率 较低
都缝合磷酸二酯键，如图 相同点
3.“分子运输车”——载体
(1)载体具备的条件： ①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一个至多个限制酶切点，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。 (2) 最常用的载体是质粒 ，它是一种裸露的 、结构简单 的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状 DNA分子。
2021高三生物人教版一轮教师用书：选修3 第1讲 基因工程 Word版含解析
第1讲基因工程1.基因工程的诞生(Ⅰ)2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)3.基因工程的应用(Ⅱ)4.蛋白质工程(Ⅰ)1.基因的结构与功能。
(生命观念)2.基因工程的操作流程图及蛋白质的流程图等。
(科学思维)3.基因工程的应用和蛋白质工程。
(科学探究)4.正确看待转基因生物与环境安全问题。
(社会责任)基因工程的基本工具及基本程序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。
(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结果：产生黏性末端或平末端。
(2)DNA 连接酶①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
②质粒的特点⎩⎨⎧ 能自我复制有一个至多个限制酶的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．基因工程的基本程序(1)目的基因的获取①从基因文库中获取 ②人工合成⎩⎨⎧利用mRNA 反转录合成通过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。
②转化方法生物类型植物动物微生物受体细胞体细胞受精卵大肠杆菌或酵母菌等常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射法感受态细胞法方法检测或鉴定目的水平DNA分子杂交技术检测目的基因的有无个体水平分子杂交技术目的基因是否转录抗原—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分子水平(1)原理：DNA双链复制。
人教版高中生物选修3课件：专题1 基因工程 (共36张PPT)
目的基因的检测示意图
检测目的基因是否转录出了mRNA
过程:用上述探针和转基因生物的 mRNA杂交，若出现杂交带，表明目 的基因转录出了mRNA.
为具有新性状的动物
Ca2＋
微生 物细
胞
处理 增大 细胞 壁通
原核 细胞 或酵 母菌
透性
用Ca2＋处理细胞→感受 态细胞→重组表达载体 DNA分子与感受态细胞 混合→感受态细胞吸收
4.目的 基因的 检测与 鉴定
1.3 应用
一、基因工程的应用、安全性和生物武器 1．基因工程的应用 (1)动物:提高生长速度从而提高产品产量; 改善畜产品品质;生产药物;器官移植供体等 (2)植物:抗虫植物、抗病植物和抗逆植物; 利用转基因改良植物的品质. (3)基因诊断:采用基因检测的方法来判断患 者是否出现了基因异常或携带病原体。 (4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺 陷基因的治疗方法.
中心法则
复 制
DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
逆转录
蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功
能→设计蛋白 目的基因的获取
质结构→推测 →基因表达载体
区 过 氨基酸序列→ 的构建→将目的
别
程
推测脱氧核苷 基因导入受体细 酸序列→合成 胞→目的基因的
DNA→表达 检测与鉴定
出蛋白质
D.多次重复.
PCR技术扩增与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
高考生物一轮复习 专题1 基因工程课件 新人教版选修3
四、蛋白质工程
1.崛起缘由:天然蛋白质不一定完全符合人类生 产和生活的需要。 2.目标:根据人们对蛋白质功能的特定需求,对 蛋白质的结构进行分子设计。 3.操作手段:基因修饰或基因合成。 4.设计流程:预期蛋白质功能→设计预期蛋白质 结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的 脱氧核苷酸序列(基因)。
高频考点 1.基因工程 简述基因工程诞生的历程 ☆☆☆
考纲解读
简述基因工程的工具及其作用;理解并 掌握基因工程的原理和基本操作程序 举例说出基因工程在农牧业、医药卫生等方面的应用 简述蛋白质工程的基本原理 2.克隆技术 简述植物组织培养和植物体细胞杂交的操作步骤 简述动物细胞培养和体细胞核移植技术及其应用前景 举例说出动物细胞融合和单克隆抗体技术及其应用 3.胚胎工程 简述胚胎发育的基本过程和胚胎工程的理论基础
2.(2012 山西太原学段测评)切取牛的生长 激素和人的生长激素基因,用显微注射技术 将它们分别注入小鼠的受精卵中,从而获得 了 “超级鼠” ,其应用的技术和过程是( D ) A.人工诱变,DNA→RNA→蛋白质 B.基因工程,RNA→RNA→蛋白质 C.细胞工程,DNA→RNA→蛋白质 D.基因工程,DNA→RNA→蛋白质
高三生物一轮复习专题课件选修三专题一基因工程ppt
(2)基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有
□15 启动子 、□16 终止子和 □17 标记基因 等。
①启动子：是一段有特殊结构的 □18 DNA片段 ，位于 □19 基因首端 ，是 □20 RNA聚合酶识别和结合 的部位。
②标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有□21 目的 基因 ，从而 □22 将含目的基因的细胞筛选出来 。
专题一 基因工程
教材基础回扣 核心考点整合 命题视角研析 课后限时练
教材基础回扣
教材梳理
一、DNA重组技术的基本工具 1．DNA重组技术的“分子手术刀”
□ (1)“分了手术刀”即 1 限制性核酸内切酶 。 □ (2)来源：主要从 2 原核生物中分离。
(3)功能：识别□3 特定核苷酸序列、切割 □4 磷酸二酯键。 (4)结果：产生□5 黏性末端 或□6 平末端 。
3．将目的基因导入受体细胞的方法
(1)植物最常用： □23 农杆菌转化 法，其次为 □24 基因枪 法、□25 花粉管通道 法。
(2)动物：最常用 □26 显微注射 法，其受体细胞通常为 □27 受精卵 。
(3)细菌：□28 感受态细胞 法，需用 □29 Ca2＋ 处理细胞。
4．目的基因的检测和鉴定
(4)目的基因的检测和鉴定
[应用训练2] (2012·南京教学检测)如图为获得抗虫棉的 技术流程。在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因 (kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才 能在卡那霉素培养基上生长。
请据图回答： (1)A过程所用的载体是________，需要的工具酶有 ________和________。 (2)C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素 外，还需加入________。 (3)由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫植株可采用 ________技术，该技术所依据的原理是_________________ __________________________________________________。
2021年高考生物人教版高中生物选修3-基因工程”20问
“基因工程”20问1.基因工程的目的是什么？答：将一种生物的基因转入另一种生物体内并表达，使后者出现人类希望的新性状或生产出人们需要的生物产品。
2.基因工程的本质是什么？答：从宽广的视角看，基因工程和有性杂交中的基因重组一样，本质都是不同生物体之间的基因交流，是一种广义的基因重组。
不同之处在于前者是发生在DNA分子水平的基因重组，后者是细胞水平的基因重组。
3.自然界中有没有基因工程的原型？答：格里菲斯肺炎双球菌转化实验中R型细菌的转化。
这有助于说明“DNA是遗传物质的证明是基因工程的理论基础”。
4.能将目的基因从完整DNA分子中切取分离并移至另一生物体内表达，这说明了什么？答：基因是具有遗传效应的DNA片段，是遗传的功能单位。
5不同来源的目的基因能与载体DNA重组并具有功能说明了什么？答：基因的基本结构相同。
这有助于说明“DNA结构的阐明是基因工程的理论基础”。
6.同一基因在不同种供体生物和受体生物中表达出相同蛋白质说明什么？答：不同生物遗传密码的含义相同。
这有助于理解“中心法则的确立和遗传密码的破译是基因工程的理论基础”。
7.PCR技术中DNA合成为什么需要引物(单链核酸片段)？答：DNA聚合酶不能将单个的脱氧核苷酸一个个链接起来，只能将一个个游离的脱氧核苷酸按模板链上互补碱基的“指令”依次连接到已有的DNA单链片段的3′端，使子链得以延伸。
（DNA细胞内复制需要RNA引物。
）8.细胞内DNA复制解链时用解旋酶，而PCR技术中采用高温解链，为什么不使用解旋酶解链，这样也就不需要千辛万苦寻找耐90℃(DNA变性温度)以上高温的DNA聚合酶了？答：那样的话，可能就得寻找能耐70~75℃（DNA子链延伸温度）以上高温的解旋酶和DNA 聚合酶了。
9.不同生物来源的限制酶识别的核苷酸序列都各不相同吗？如果识别的核苷酸序列不同，分别切割获取的目的基因和载体DNA一定不能相互连接吗？答：不一定，存在所谓“同裂酶”。
专题1 基因工程-2021年高考生物选修3知识点归纳(解析版)
专题 1 基因工程基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过___基因拼接_和_DNA重组_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。
由于基因工程是在_DNA 分子_水平上进行设计和施工的，因此又叫做_转基因技术_。
科技探索之路基础理论和技术的发展催生了基因工程。
20 世纪中叶，基础理论取得了重大突破●DNA 是遗传物质的证明1944 年，艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验，不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了___DNA是主要遗传物质_。
●DNA 双螺旋结构和中心法则的确立1953 年，沃森和克里克建立了___DNA双螺旋结构___模型。
1958 年，梅塞尔松和斯塔尔用实验证明_DNA复制的方式-----半保留复制原则。
随后不久确立的中心法则，解开了 DNA 复制、转录和翻译过程之谜，阐明了遗传信息流动的方向。
●遗传密码的破译1963 年，尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码。
1966 年，霍拉纳用实验证实了尼伦伯格提出的遗传密码的存在。
这些成果不仅使人们认识到，自然界中从微生物到人类共用一套遗传密码_，而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。
技术发明使基因工程的实施成为可能。
●基因转移载体的发现1967 年，罗思和赫林斯基发现细菌拟核 DNA 之外的质粒有_自我复制_能力，并可以在_细菌细胞间转移，这一发现为基因转移找到了一种运载工具。
●工具酶的发现1970 年，阿尔伯、内森斯，史密斯在细菌中发现了第一个限制性内切酶（简称限制酶）后，20 世纪 70 年代初相继发现了多种限制酶和连接酶，以及逆转录酶，这些发现为 DNA 的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。
●DNA 合成和测序技术的发明自 1965 年，桑格发明氨基酸序列分析技术后，1977 年，科学家又发明了 DNA 序列分析的方法，为基因序列图的绘制提供了可能，之后，DNA 合成仪的问世又为引物、探针和小分子DNA基因的获得提供了方便。
高考生物(人教版)总复习课件：选修3 第1讲 基因工程
颗粒有金粉粒子或钨粉粒子。一些细胞能像表达自身基因
一样表达导入的外源DNA。
ห้องสมุดไป่ตู้
课堂互动探究
基因工程的基本操作工具
1.“分子手术刀 ”——限制性核酸内切酶 (限制酶),(1)存
在：主要存在于原核生物中。
(2)特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 ，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
(3)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱 基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线 GC 两侧的双链 DNA 上的碱基是反向对称重复排列的。如 CG GC CCAGG A 以中心线为轴，两侧碱基互补对称： 以 为轴， CG GGTCC T 两侧碱基互补对称。
(3)研究发现，let-7基因能影响癌基因RAS的表达，其
影响机理如图乙。据图分析，可从细胞中提取 ______进行 分子杂交，以直接检测 let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖
受到抑制，可能是由于细胞中________(填“RAS mRNA”
或“RAS蛋白”)含量减少引起的。
解析：(1)过程①为重组载体的构建过程，需要限制性
4 ． (2012·福建高考 ) 肺细胞中的 let-7基因表达减弱，
癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工
程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞 的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图甲。
请回答：
(1) 进行过程①时，需用 ________ 酶切开载体以插入 let-7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱 动let-7基因转录，该部位称为________。 (2)进行过程②时，需用________酶处理贴附在培养皿 壁上的细胞，以利于传代培养。
高考生物一轮复习 专题一 基因工程课件 新人教版选修3
__体_细__胞___
受精卵
原核细胞
转化 过程
将目的基因插入到 Ti质粒的_T_－__D_N__A_ 上→转入农杆菌→ 导入植物细胞→整
合到受体细胞的 __染__色__体__D_N__A__上→
表达
将含有目的基因的表达
载体提纯→取卵(受精 卵)→____显__微__注__射_→受
精卵发育→获得具有新
• 3．载体 • (2)其他载体：λ噬菌体衍生物、 动植物病毒 等。
1.限制性核酸内切酶 (1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数 个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱
基是反向对称重复排列的。如
以中心线为轴，两侧碱基互补对称；
为轴，两侧碱基互补对称。
• 3．载体上标记基因的标记原理
• 载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基
因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有 抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体 细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受 体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载 体的受体细胞，原理如下图所示：
并切开相应两个核苷
• (3)结果：产生 黏性末端 或平末端。
• 2．DNA连接酶
常用类型
来源 功能 结果
E·coliDNA 连接酶
__大__肠__杆__菌_____ 连接黏性末端
T4DNA连接酶
T4噬菌体 连接__黏__性__末__端__和__平__末__端__
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
突破)
导入动物细胞常用显微注射技术，导入微生
_____________________ 物细胞常用感受态细胞法。
人教版高中生物选修3示范教案专题一：基因工程
1.1 DNA重组技术的基本工具一、教学目标1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
二、教学重点和难点1.教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2.教学难点基因工程载体需要具备的条件。
三、教学策略1.设置问题情境，引导学生在思索中学习新知识。
本节内容主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。
如果我们采用直白、平淡的方式介绍，不利于调动学生学习的积极性，也不利于学生科学素养的全面提高。
应当通过创设情境，提出问题，诱导学生积极参与教学活动，开启他们思想的闸门。
限制酶──“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用，切割后产生的结果。
可在进入这部分内容学习时，设置学生关心的问题“限制酶从哪里寻找”，诱导学生联想从前学过的内容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。
那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有何保护机制？进而诱导学生产生“可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。
这样就将书中直白的“这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的写法，变成了一个自主探索的思想活动。
DNA连接酶──DNA片段的“分子缝合针”，写得比较简洁。
我们可以从原有的知识出发，诱发学生思考，达到辨析、明理的作用。
要想连接被切割开的DNA，学生根据从前学过的知识，第一反应就想到“DNA聚合酶”。
学生这种想法的产生是很自然的。
但实际上并不能用这种酶进行DNA片段的连接。
应引领学生分析DNA聚合酶与DNA连接酶的不同作用，从而达到更深层次认识DNA连接酶的目的。
基因进入受体细胞的载体──“分子运输车”的学习内容，提到作为载体必需的四个条件。
教学不能仅仅着眼于让学生记住这几个条件，而应该通过诱导思索，明确为什么要有这四个条件才能充当载体。
2.让抽象的语言在直观的插图中找到注释，在实际动手中形成正确认识。
最新-2021学年高中生物选修三课件：第1章 基因工程第1节第1课时 精品
1．干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能 提取 0.5 μg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产 干扰素。如图所示，可以看出该公司生产干扰素运用的方法是( ) 【导学号： 10210006】
A．个体间的杂交 C．细胞融合
B．基因工程 D．器官移植
(4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无 ampR 和 tetR 的大肠杆菌，将大肠 杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养，得到如图二的菌落。再将灭菌绒布按到培 养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如 图三的结果(空圈表示与图二对照无菌落的位置)，与图三空圈相对应的图二中的 菌落表现型是______________________________________________，图三结果显 示，多数大肠杆菌导入的是____________________________________。
↓ 1967 年：罗思和赫林斯基发现运转工具_____质__粒_______和___D_N__A_连__接__酶___。
↓
1970 年：特明和巴尔的摩各自在 RNA 病毒中发现__逆__转__录________酶。史密 斯等人分离到__限__制__性__核__酸__内__切____酶。
↓ 1977 年：桑格首次完整基因组的测序工作。
DNA 连接酶
DNA 聚合酶
相同点
催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
模板
不需要模板
需要 DNA 的一条链为模板
不同
作用 对象
游离的 DNA 片段
单个的脱氧核苷酸
点 作用 形成完整的 DNA 分子 形成 DNA 的一条链
结果
用途
基因工程
新版人教版高中生物选修三专题一 基因工程的应用 (共23张PPT)学习演示PPT课件
外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因， 目前都处于初期的临床试验阶段
19
练一练
B 1、抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是
A．抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒 B．抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性 C．抗病毒转基因植物可以抗害虫 D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异
D 2．下列各项不属于基因工程在实际中的应用的是
疗的目的 3、用转基因动物生产药物
治疗方法：先将患者的淋巴细胞取出，体外培养，然后将正常的腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生 腺苷酸脱氨酶，再将这种细胞注射到患者的体内，经过多次注射，患者的免疫功能趋于正常。
将基富因含 工赖程C氨操、酸作的程运蛋序白的用质四编个人码步基骤工因：导诱入玉变米，的提高方玉米法赖氨，酸含量使。 有基因缺陷的细胞发生基因突
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异 如：导入肠乳糖酶基因的转基因奶牛
也称为DNA诊断或基因探针技术，是用放 利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品
D．将C4植物细胞内的叶绿体移入C3植物细胞内 D．将C4植物细胞内的叶绿体移入C3植物细胞内
射性同位素(如 P) 、荧光分子等标记的DNA分 32 4、利用转基因改良农作物品质
（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易 提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具 有稳定的生物活性。
（3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的 同时，转基因动物又可无限繁殖。
提高作物抗旱和抗盐碱能力； C治、疗合方成法球：蛋先白将的患D者N的A 淋巴细胞取出，体外培养，然后将正常的腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生
高考生物一轮教师用书 第1讲 基因工程教案 新人教版选修3
第一讲基因工程 [教材知识问题化梳理] 一、基因工程的基本工具 1．限制性核酸内切酶(1)来源：主要从原核生物中分离纯化而来。
(2)作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
(3)结果：产生黏性末端或平末端。
2．DNA 连接酶常用类型E ·coli DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶 来源大肠杆菌 T 4噬菌体 功能连接黏性末端 连接黏性末端和平末端 结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键3．载体(1)常用载体——质粒⎩⎪⎨⎪⎧ 化学本质 ：双链环状DNA 分子特点⎩⎪⎨⎪⎧ 能自我复制有一个至多个限制酶切割位点有特殊的标记基因(2)其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
二、基因工程的操作程序[动漫演示更形象 见课件光盘] (1)目的基因的获取 ⎩⎪⎨⎪⎧ ①从基因文库中获取②利用PCR 技术扩增③通过化学方法人工合成(2)基因表达载体构建⎩⎪⎨⎪⎧ ①目的基因②启动子③终止子④标记基因(3)将目的基因导入受体细胞方法⎩⎪⎨⎪⎧ ①植物：农杆菌转化法、基 因枪法、花粉管通道法②动物：显微注射技术③微生物：感受态细胞法(4)目的基因的检测与鉴定 ⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ ①利用DNA 分子杂交技术 检测目的基因的有无②利用分子杂交技术检测 目的基因的转录③利用抗原—抗体杂交检 测目的基因的翻译④利用个体生物学水平的 检测鉴定重组性状的表达三、蛋白质工程 (1)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。
(2)操作手段：基因修饰或基因合成。
(3)设计流程：[效果自评组合式设计]一、在小题集训中洞悉命题视角1．限制酶只能用于切割目的基因。
(×)2．DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。
(×)3．E·coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。
(×)4．质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。
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第1讲 基因工程1.基因工程的诞生(Ⅰ)2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)3.基因工程的应用(Ⅱ)4.蛋白质工程(Ⅰ)1.基因的结构与功能。
(生命观念)2.基因工程的操作流程图及蛋白质的流程图等。
(科学思维)3.基因工程的应用和蛋白质工程。
(科学探究)4.正确看待转基因生物与环境安全问题。
(社会责任)基因工程的基本工具及基本程序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。
(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结果：产生黏性末端或平末端。
(2)DNA连接酶种类E·coli_DNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体特点缝合黏性末端缝合黏性末端和平末端作用缝合双链DNA片段，恢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。
②质粒的特点Error!③运载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
3．基因工程的基本程序(1)目的基因的获取①从基因文库中获取②人工合成Error!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。
②转化方法生物类型植物动物微生物受体细胞体细胞受精卵大肠杆菌或酵母菌等常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射法感受态细胞法(4)目的基因的检测与鉴定方法检测或鉴定目的水平DNA分子杂交技术检测目的基因的有无分子杂交技术目的基因是否转录抗原—抗体杂交目的基因是否翻译个体水平抗虫或抗病接种实验是否具有抗虫抗病特性分子水平4.PCR技术(1)原理：DNA双链复制。
(2)条件Error!(4)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．基因工程技术使用限制酶需注意的四个问题(1)获取目的基因和切割载体时，经常使用同一种限制酶(也可使用能切出相同末端的不同限制酶)，目的是产生相同的黏性末端或平末端。
(2)获取一个目的基因需限制酶切割两次，共产生4个黏性末端或平末端。
(3)限制酶切割位点的选择，必须保证标记基因的完整性，以便于检测。
(4)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。
2．载体上标记基因的作用载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。
目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。
当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如图所示：3．基因工程操作的四个易错点(1)目的基因的插入位点不是随意的，基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。
(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。
(3)农杆菌转化法原理：农杆菌易感染双子叶或裸子植物的细胞，并将其Ti 质粒上的TDNA 转移并整合到受体细胞染色体DNA 上。
(4)启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子启动子和终止子位于DNA 片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止密码子位于mRNA 上，分别控制翻译过程的启动和终止。
1．非洲爪蟾核糖体蛋白基因可以与质粒重组，并且在大肠杆菌细胞中表达，其遗传学基础是什么？提示：非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒均具有相同的组成单位和双螺旋结构，且不同生物的密码子相同。
2．用箭头及简要的文字简述基因组文库和部分基因文库构建过程。
提示：基因组文库的构建过程：某种生物全部DNA 许多DNA 片――――→限制酶 段受体菌群体。
――――――→分别与载体 连接导入部分基因文库的构建过程为：某种生物发育的某个时期的mRNA cDNA 受体菌群体。
――→反转录 ――――→与载体 连接导入考查基因工程的工具1．(2019·沈阳市东北育才学校高三模拟)青蒿素是最有效的抗疟疾药物，但野生黄花蒿青蒿素产量低，为缓解青蒿素供应不足的状况，科学家将tms 基因和tmr 基因导入黄花蒿的愈伤组织从而获得了黄花蒿的冠瘿组织，改造过程用到的部分结构如图。
(1)科学家将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞的常用方法是______________________________________。
(2)图中结构P、T是基因成功转录的保证，其中结构P的作用__________________。
为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，并将含有目的基因的细胞筛选出来，图中还缺少的结构是__________。
(3)在获得转基因的冠瘿组织过程中，____________________是核心步骤，在具体操作中常常使用两种能产生不同黏性末端的限制酶对目的基因和运载体的两端分别进行切割，这样做的好处是__________________________。
(4)TDNA的作用是可以使______________________，并插入到植物细胞中染色体的DNA上，要检测目的基因是否插入到冠瘿组织细胞的染色体DNA上，可采用________技术。
(5)与愈伤组织相比，冠瘿组织的生长速度更快，原因可能是_________________________。
[解析] (1)目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法，而导入植物细胞最常用农杆菌转化法，因此，科学家将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞的常用方法是农杆菌转化法。
(2)图中结构P、T与基因的转录有关，即基因成功转录的保证，T为终止子，则P为启动子，它的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位。
为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，并将含有目的基因的细胞筛选出来，图中还缺少的结构是标记基因。
(3)在获得转基因的冠瘿组织过程中，基因表达载体的构建是核心步骤，在具体操作中常常使用两种能产生不同黏性末端的限制酶对目的基因和运载体的两端分别进行切割，这样做的好处是可以避免目的基因和运载体的自身连接成环和反向连接。
(4)TDNA的作用是可以使目的基因进入植物细胞，并插入到植物细胞中染色体的DNA上，要检测目的基因是否插入到冠瘿组织细胞的染色体DNA上，可采用DNA分子杂交技术。
(5)冠瘿组织的生长与细胞的分裂和伸长等有关，由此推知冠瘿组织的生长速度更快，原因可能是tms和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进其生长。
[答案] (1)农杆菌转化法 (2)RNA聚合酶识别和结合的部位 标记基因 (3)基因表达载体的构建(或构建基因表达载体) 可以避免目的基因和运载体的自身连接成环和反向连接 (4)目的基因进入植物细胞 DNA分子杂交 (5)tms和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进了冠瘿组织的生长基因工程的操作程序2．(2019·晋冀鲁豫高三联考)真核生物基因中通常含内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。
研究发现绿色木霉合成并分泌的环氧化水解酶可降解黄曲霉素B1。
现有含绿色木霉的菌液，为获得环氧化水解酶，研究小组进行以下两种尝试：(1)方法一①从含有绿色木霉的菌液中提取细胞的mRNA，在________酶的催化下，合成cDNA。
②以cDNA为模板，通过________技术大量扩增，获得目的基因。
③构建目的基因表达载体，导入大肠杆菌的体内。
④目的基因在大肠杆菌体内正常转录，但是翻译产生的环氧化水解酶没有生物活性，需做进一步的处理加工，原因在于________。
(2)方法二①提取绿色木霉的全部DNA，选用适当的________酶处理后，会获得一些小的DNA片段。
②选择一些合适的载体与获取的DNA片段构建基因表达载体。
与从cDNA文库中获取目的基因构建表达载体所用载体相比，该载体组成不需要添加__________________成分。
③载体和这些DNA片段连接起来，导入受体菌的群体中储存。
④从这些受体菌的群体中筛选出含有目的基因的受体菌，分离出目的基因，将该目的基因和载体结合，通过________法导入大肠杆菌体内。
⑤该目的基因在大肠杆菌的体内正常转录，但其不能进行翻译，原因在于________________________________________。
[解析] (1)以mRNA合成cDNA的过程为逆转录。
以已知的cDNA为模板扩增目的基因的过程称为PCR技术。
绿色木霉为真核生物，合成并分泌的环氧化水解酶为分泌蛋白，而大肠杆菌为原核生物，细胞内无内质网和高尔基体，因此在其体内翻译产生的环氧化水解酶没有生物活性。
(2)由提取绿色木霉的全部DNA获取一些小的DNA片段需要用限制酶进行处理。
从cDNA文库中获取目的基因中无启动子和终止子。
将该目的基因导入大肠杆菌的方法为转化法。
从基因组文库里分离出的该目的基因在大肠杆菌的体内正常转录，但其不能进行翻译，原因在于目的基因中存在内含子。
[答案] (1)①逆转录 ②PCR ④环氧化水解酶是分泌蛋白，需要内质网和高尔基体加工 (2)①限制 ②启动子、终止子 ④转化 ⑤目的基因中存在内含子3．(2019·郴州市高三二模)甘蔗黄叶综合症是一种由甘蔗黄叶病毒所引起的禾本科植物病毒，科学家通过甘蔗黄叶病毒外壳蛋白基因(简称CP蛋白基因)转化植物来获得抗病转基因新品种。
(1)首先从甘蔗黄叶综合症的病叶中提取RNA，此过程中为了防止RNA被分解，需加入________抑制剂，以提取的RNA为模板通过________获得cDNA。
(2)对获取的cDNA进行PCR扩增，在此反应体系中，除了模板DNA、dNTP外，还需加入________，获得大量的cDNA需要在4 ℃的低温下保存备用，原因是________________________________。
(3)将cDNA和质粒用同一种限制酶切割，产生相同的平末端，再用________将二者进行连接(填“E·coli DNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)。