2019新人教版高中生物选择性必修三第三章重点知识点归纳总结(基因工程)

第三章基因工程第一节重组DNA技术的基本工具基因工程：指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。

从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫重组DNA技术。

一、分子手术刀—限制性内切核酸酶1.全称和简称全称：_限制性内切核酸酶_简称：__限制酶_2.来源：主要是从_原核生物__中分离纯化出来的3.作用：①能够识别_双链_DNA分子的某种_特定核苷酸序列。

①使_每一条_链中_特定部位_的_磷酸二酯键__断开。

4.作用部位：_磷酸二酯键__5.识别序列：大多数限制酶的识别序列由_6_个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由_4_个、_8_个或__其他数量_的核苷酸组成。

6.切割结果：DNA分子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__。

（1）EcoR①限制酶切割EcoR①识别序列为GAATTCEcoR①切割部位为GA之间的磷酸二酯键（2）Sma①限制酶切割Sma①识别序列为CCCGGGSma①切割部位为CG之间的磷酸二酯键二、分子缝合针—DNA连接酶1.功能：将__两个DNA片段连接起来_，恢复被限制酶切开的_磷酸二酯键__。

2.种类E·coli DNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体特点只缝合黏性末端缝合黏性末端平末端作用恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键3名称作用部位作用底物作用结果限制酶磷酸二酯键DNA将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶或热稳定DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA(水解)酶磷酸二酯键DNA将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键DNA将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链RNA聚合酶磷酸二酯键核糖核苷酸将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端三、分子运输车——载体1.作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。

2.种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

3.作为载体需具备的条件①_有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中__；②_能在细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制_；③_常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选_；④_对受体细胞无害_。

探究.实践：DNA的粗提取与鉴定1.提取思路：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在的差异，选用适当的物理或化学方法对他们进行提取。

2.提取原理：①DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质；②DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。

3.鉴定原理：在一定温度下（沸水浴），DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。

4.比较DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同溶解规律 2 mol/L NaCl溶液0.14 mol/L NaCl溶液DNA溶解析出5．DNA 粗提取中的注意事项（1）本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞 无细胞核(无DNA)。

可选用鸡血细胞作材料。

（2）加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫。

加入酒精 和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA 分子的断裂，导致DNA 分子不能形成絮状沉淀 。

（3）二苯胺试剂要现配现用 ，否则会影响鉴定的效果。

（4）提取植物细胞的DNA 时，加入的洗涤剂能溶解细胞膜 ，有利于DNA 的释放；加入食盐(主要成分是NaCl)的目的是溶解DNA 。

（5）在DNA 进一步提纯时，选用冷却的95%的酒精 的作用是溶解杂质和析出DNA 。

第二节 基因工程的基本操作程序一、目的基因的筛选与获取 （一）目的基因的筛选与获取 1.目的基因概念在基因工程的设计和操作中，用于__改变受体细胞性状__或__获得预期表达产物_等的基因就是目的基因（根据不同的需要，目的基因是不同的，主要是指__编码蛋白质的基因___）。

2.筛选目的基因的方法（1）从相关的__已知结构__和__功能清晰__的基因中进行筛选。

（2）获取方法⎩⎪⎨⎪⎧从基因文库中获取利用PCR 技术扩增通过化学方法人工合成3.利用PCR 获取和扩增目的基因（1）PCR 的概：PCR 是__聚合酶链式反应__的缩写，是一项根据_DNA 半保留复制_的原理，在_体外_提供参与DNA 复制的__各种组分__与_反应条件_，对_目的基因的核苷酸序列_进行__大量复制__的技术。

①全称：__聚合酶链式反应___ ②原理：___DNA 半保留复制___③操作环境：__体外（PCR 扩增仪/PCR 仪）___④目的：__对目的基因的核苷酸序列进行大量复制___ ⑤优点：___可以在短时间内大量扩增目的基因___ （2）DNA 体内复制的条件参与的组分在DNA 复制中的作用DNA 母链 提供DNA 复制的模板 4种脱氧核苷酸 合成DNA 子链的原料 解旋酶 打开DNA 双链 DNA 聚合酶 催化合成DNA 子链引物使DNA 聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸注：引物是一小段能与_DNA 母链__的一段碱基序列__互补配对_的_短单链核酸__。

注：复制的原料实为dNTP （dATP、dTTP、dCTP、dGTP），同时水解产生能量为合成DNA 子链提供能量，因此体系中不需要添加ATP 。

（4）过程目的基因DNA__受热变性__后_解为单链_，_引物与单链相应_互补序列_结合；然后以__单链DNA__为模板在_DNA聚合酶_作用下进行_延伸__，即将4种_脱氧核苷酸__加到__引物的3’__，如此__重复循环多次__，每次循环一般可以分为_变性、复性和延伸_三步。

注：拓展：DNA复制的相关计算1.子代DNA分子总数：_2n_ 个；2.第n代产生的DNA数：_2n-1_个；3.子代DNA脱氧核苷酸链总数= _2n+1_条4.第n代产生的DNA链数：_2n_条①n代后，DNA分子有_2n_个②n代后，DNA链有_2n+1_条③第____代出现完整的目的基因④n代后，含引物的DNA分子有_2n__个⑤n代后，共消耗_2n+1-2_个引物⑥第n代复制，消耗了_2n_个引物⑦n代后，完整的目的基因有_2n-2n_个4.获取目的基因的其他方法（1）构建基因文库来获取目的基因：将含有某种生物不同基因的许多DNA 片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

①基因组文库：包含一种生物所有的基因。

②部分基因文库：只包含一种生物一部分基因，如cDNA文库。

（2）利用化学方法人工合成：用DNA合成仪，要获取的基因比较小，核苷酸序列又已知，不需要模板。

（二）基因表达载体的构建（核心）1.基因表达载体的组成基因表达载体必须包括_目的基因_、__标记基因_、_启动子_、_终止子_等（若需要能完成自主复制，还应有_复制原点_）。

（1）启动子①本质：一段有特殊序列结构的_DNA_片段。

②位置：位于基因的_上游_，紧挨__转录的起始位点__。

③功能：__RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA___。

④特殊类型：_诱导型启动子___。

⑤诱导型启动子的特点：__当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达__。

（2）终止子①本质：一段有特殊序列结构的_DNA__片段。

②位置：位于基因的_下游_。

③功能：__使转录在所需要的地方停下来__。

注：启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比比较项目启动子终止子起始密码子终止密码子本质DNA片段DNA片段mRNA上三个相邻的碱基mRNA上三个相邻的碱基位置目的基因上游目的基因下游mRNA首端mRNA尾端功能RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA使转录在所需要的地方停下来翻译的起始信号（编码氨基酸）翻译的结束信号（不编码氨基酸）（3）标记基因①作用：_便于重组DNA分子的筛选_①常见类型：抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等（4）基因表达载体的构建过程载体（质粒）含有目的基因的DNA片段同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割DNA连接酶带有黏性末端（或平末端）的切口带有相同黏性末端（或平末端）的目的基因片段（三）将目的基因导入受体细胞1.将目的基因导入植物细胞—花粉管通道法（1）操作方式①用__微量注射器_将__含目的基因的DNA溶液_直接注入_子房_中。

①在_植物受粉后_的一定时间内，_剪去柱头_，将__DNA溶液___滴加在_花粉管通道__上，使目的基因借助_花柱切面__进入_胚囊_。

（2）受体细胞：_受精卵__。

2.将目的基因导入植物细胞—农杆菌转化法（1）转化：__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）农杆菌特点：①能在自然条件下侵染__双子叶植物_和_裸子植物__，而对大多数__单子叶植物_没有侵染能力。

①农杆菌细胞内含有__Ti质粒_，当它侵染植物细胞后，能将_Ti质粒_上的_T-DNA_（可转移的DNA ）转移_到被侵染的细胞，并且将其__整合到该细胞的染色体DNA上__。

（3）农杆菌转化法的过程：将目的基因插入_Ti质粒的T-DNA__中，通过农杆菌的_转化_作用，就可以使目的基因_进入植物细胞_，并___整合到受体细胞的染色体DNA上__，使目的基因能够_维持稳定和表达__。

3.将目的基因导入动物细胞—显微注射法1.受体细胞：_受精卵_2.过程：4.将目的基因导入微生物细胞—Ca2+处理法重组DNA分子（重组质粒）构建基因表达载体并提纯利用显微注射将表达载体注入动物的受精早期胚胎培养胚胎移植获得具有新性状的动物（1）受体细胞：常用__原核生物__作为受体细胞，其中以__大肠杆菌_最广泛 （2）原核生物的优点：_繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少、易于培养__（3）Ca2+处理法（感受态细胞法）的一般过程：（四）目的基因的检测与鉴定检测目的检测方法判断标准 目的基因是否插入转基因生物的DNA DNA 分子杂交技术 是否出现杂交带 目的基因是否转录出了mRNA 分子杂交技术 是否出现杂交带 目的基因是否翻译出蛋白质 抗原—抗体杂交技术 是否出现杂交带 个体水平的检测如抗虫、抗病的接种实验是否表现出相应的特性1.DNA 片段的电泳鉴定（1）实验原理：DNA 分子具有可解离的基团，在一定的pH 下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。

带电粒子在电场作用下，向与其携带电荷相反 的电极移动。

（2）影响DNA 分子的迁移率的因素：DNA 的分子大小，DNA 分子的构象，凝胶的浓度。