选修3 基因工程的原理和技术
高中生物选修三知识点总结
高中生物选修三知识点总结基因工程是高中生物核心知识点。
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。
下面给大家分享一些关于高中生物选修三知识点，希望对大家有所帮助。
基因工程(DNA 重组技术)：体外、定向、分子水平基本工具：限制性核酸内切酶(限制酶)来自原核细胞，识别双链 DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，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。
DNA 连接酶： E ·coliDNA 连接酶(只黏性末端)T4DNA 连接酶(黏、平末端也可但效率低)载体：质粒、入菌体的衍生物、动植物病毒条件：①能在宿主细胞内稳定存在复制表达②一种或多种限制酶切点③标记基因(抗生素抗性基因、荧光基因)基本操作程序：1、目的基因的获取： (人工合成、体内提取)①从基因文库获取②PCR 技术扩增目的基因：模板、Taq 酶(热稳定 DNA 聚合酶)、原料&能量(dXTP)、引物(过量)五物混合，加热至90~95℃ ，DNA 解旋，冷却到55~60℃ ，引物与互补DNA 链结合，加热至70~75℃，Taq 酶从引物起始互补链的合成③人工化学合成：基因比较小，核苷酸序列已知2、基因表达载体的构建： (基因工程的核心)启动子：DNA 片段，基因的首端，RNA 聚合酶识别和结合的部位目的基因终止子：DNA 片段，基因的尾端标记基因：鉴别受体细胞中是否含有外源基因，从而将含有外源基因的细胞筛选出来。
(复制原点：仅自我复制的需要，整合到宿主染色体上再表达的不需要)3、将目的基因导入受体细胞：转化：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。
(1)导入植物细胞(体细胞、受精卵)①农杆菌转化法(双子叶植物、裸子植物)受损，伤口细胞分泌酚类化合物，吸引农杆菌移向，Ti质粒上 T-DNA(上插目的基因)转移至受体细胞整合到受体细胞染色体上②基因枪法(单子叶植物)③花粉管通道法(2)导入动物细胞(受精卵)显微注射技术(3)导入微生物细胞优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、对人体无害(大肠杆菌)步骤：Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞，重组表达载体 DNA 分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收 DNA 分子4、目的基因的检测与鉴定：①DNA 分子杂交技术：转基因生物的染色体 DNA 上是否插入了目的基因(目的基因是否进入原核细胞)转基因生物的染色体 DNA(原核质粒)+有同位素标记的目的基因②RNA 分子杂交技术：目的基因是否转录出了mRNA 转基因生物的 mRNA+有同位素标记的目的基因③抗原-抗体杂交：目的基因是否翻译成蛋白质转基因生物的蛋白质+相应的抗体④个体生物学水平的鉴定：抗虫抗病的接种实验蛋白质工程(自然界不存在的蛋白质)预期蛋白质功能，设计蛋白质结构，推测氨基酸序列，找对应的脱氧核苷酸序列，人工合成基因，基因工程，蛋白质产品细胞工程： (一)植物细胞工程：1、植物组织培养技术：(1)原理：植物体细胞的全能性(2)过程：离体的植物器官、组织或细胞，脱分化(避光)，愈伤组织(未分化，薄壁细胞)，再分化，根芽，细胞分裂分化，植株(3)条件：无菌(防止微生物污染)营养(无机盐、有机物、水)激素(生长素、细胞分裂素，=1 诱导脱分化，>1 生根，<1 生芽，激素杠杆)离体2、植物体细胞杂交技术：克服生殖隔离(不同生物远缘杂交不亲和的障碍)(二)动物细胞工程：1、动物细胞培养：(1)原理：一些动物细胞在体外可生长增殖(2)过程：动物组织块，剪碎，胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，分散成单个细胞，制成细胞悬液原代培养：转入培养瓶，细胞贴壁(培养瓶内壁光滑无毒易于贴附)，细胞有丝分裂，接触抑制胰蛋白酶处理分瓶继续传代培养(10 代以内以保持正常的二倍体核型，50 代以上癌细胞)(3)条件：无菌无毒的环境：用具无菌处理;培养液中加抗生素;定期更换培养液(清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害)营养：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清血浆温度和 pH：动物体温(哺乳 36+ -0.5℃)，pH=7.2-7.4气体环境：95%空气+5%CO2(维持培养液 pH)2、动物体细胞核移植技术(克隆动物)胚胎细胞核移植(易) 移入去核卵母细胞3、动物细胞融合(细胞杂交)：除物理化学法外，还可用灭活的病毒诱导4、杂交瘤技术(生产单克隆抗体)(1)传统方法：向动物体内反复注射某种抗原，产生抗体后从血清中分离，抗体产量低纯度低特异性差(2)单克隆抗体优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备胚胎工程：早期胚胎或配子水平(一)体内受精和早期胚胎发育：1、精子的发生：睾丸的曲细精管内，初情期开始变形：细胞核—精子头，高尔基体—顶体，中心体—尾，线粒体—尾的基部的线粒体鞘，其他物质—原生质滴向后脱落2、卵子的发生：卵巢及输卵管胎儿性别分化后：卵原细胞有丝分裂，并变成初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡卵泡的形成和在卵巢内的储备在出生前(胎儿时期完成)初情期后：初级卵母细胞——次级卵母细胞和第一极体——减二中期停——卵子、极体马狗排卵猪牛羊排卵受精卵子是否受精的标志：卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体3、受精：输卵管内完成(1)精子获能(2)卵子的准备：达到减数第二次分裂中期(3)受精：顶体反应，释放顶体内酶，溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠、透明带， (精子触及卵黄膜的瞬间)透明带反应，精子外膜和卵黄膜相互融合(标志着精子入卵)，卵黄膜的封闭作用&精子尾部脱离形成雄原核，卵子减二完成，排出第二极体，形成雌原核，比雄原核小，核融合(标志受精卵的产生) 防止多精入卵：透明带反应卵黄膜的封闭作用4、胚胎发育：卵裂期(透明带内，有丝分裂，胚胎的总体体积并不增加，或略有减小)(1)桑椹胚：细胞数目 32 个，全能细胞(2)囊胚：开始出现分化，内细胞团(胎儿);囊胚腔;滋养层细胞(胎膜胎盘)孵化：透明带破裂，胚胎伸展出来(3)原肠胚：内细胞团—外胚层、内胚层、中胚层，原肠腔(二)体外：1、体外受精：(1)卵母细胞的采集：实验动物、猪、羊—促性腺激素处理超数排卵，输卵管中冲取大牛：屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞;活体动物的卵巢中吸取卵母细胞人工培养至减二中期(2)精子的采集和获能：假阴道法、手握法、电刺激法获能处理：培养法(人工配制的获能液);化学诱导法(一定浓度的肝素或钙离子载体溶液)(3)受精：获能溶液或专用的受精溶液2、胚胎的早期培养：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清向受体移植或冷冻保存3、胚胎移植：(1)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力;大大缩短了供体本身的繁殖周期; 良种畜群迅速扩大，加速了育种工作和品种改良;不受时间地域限制，节省购买种畜费用;胚胎冷冻保存品种资源和濒危物种(2)基本程序：①对供、受体的选择和处理。
基因工程技术的原理和应用
基因工程技术的原理和应用1. 基因工程技术的概述基因工程技术是一种通过改变生物体的基因组来改变其性状的技术。
它涉及到对DNA的操作和重组，以及将外源基因导入到生物体中。
基因工程技术的出现给生命科学和医学领域带来了革命性的变化，为疾病的治疗和农作物的改良提供了新的手段。
2. 基因工程技术的原理基因工程技术的原理主要包括以下几个方面：2.1 DNA的操作和重组基因工程技术涉及到对DNA的切割、连接和重组。
通过使用限制性酶，可以将DNA分子切割成特定的片段，并将其与其他DNA片段连接起来，形成重组DNA。
这样可以将不同生物体的基因组合起来，实现对基因组的改造。
2.2 外源基因的导入基因工程技术可以将外源基因导入到生物体中。
外源基因可以是来自于同一物种的其他个体，也可以是来自于不同物种的基因。
导入外源基因的目的是为了引入新的性状或改善原有性状。
通常使用细菌或酵母等微生物作为载体，将目标基因导入到微生物中，再通过培养、筛选和提取纯化等步骤获取外源基因产物。
2.3 基因表达和调控通过基因工程技术可以实现基因的表达和调控。
基因的表达是指将基因转录为mRNA，再通过翻译转化为蛋白质。
通过基因工程技术可以调控基因的表达水平，包括上调或下调基因表达。
此外，通过引入启动子和调控元件等元素，还可以在特定条件下调控基因的表达。
3. 基因工程技术的应用基因工程技术在农业、医药、环境保护等领域有着广泛的应用。
3.1 农业领域在农业领域，基因工程技术可以用于改良农作物的性状。
通过导入耐旱、抗虫、抗病等基因，可以提高农作物的产量和品质。
此外，基因工程技术还可以应用于农业生物制剂的生产，如农药、肥料和生物农药等。
3.2 医药领域基因工程技术在医药领域有着重要的应用。
通过基因工程技术可以生产重组蛋白质药物，如生长激素、胰岛素和抗体等。
此外，基因工程技术还可以用于基因治疗，通过修补或替代缺陷基因来治疗遗传性疾病。
另外，基因工程技术还可以应用于药物筛选和基因诊断等。
基因工程的原理和技术有哪些
基因工程的原理和技术有哪些1. 引言基因工程是一门以改变生物体的遗传信息为核心的生物技术领域。
通过改变生物体的基因组，基因工程使得我们能够实现对生物体的精准编辑和控制，以达到特定的目的。
本文将介绍基因工程的原理和常见的技术，包括基因克隆、DNA测序、PCR扩增、CRISPR-Cas9系统等。
2. 基因工程的原理基因工程的原理基于对生物体遗传信息的理解和改变。
生物体的遗传信息储存在DNA分子中，通过改变DNA序列，我们可以影响生物体的表型和功能。
基因工程通常包括以下几个步骤：•DNA提取：从目标生物体中提取DNA，可以通过化学方法或者机械方法进行。
•DNA切割：利用限制性内切酶将目标DNA分子剪切成特定的片段。
•DNA连接：将所需的DNA片段连接到载体DNA上，生成重组DNA。
•DNA转化：将重组DNA导入到宿主细胞中，宿主细胞根据重组DNA的指令表达特定蛋白质。
3. 基因工程的常见技术3.1 基因克隆基因克隆是一种常见的基因工程技术，它通过将目标基因从源生物体中提取并插入到宿主细胞中，实现对基因的复制和繁殖。
基因克隆通常包括以下步骤：1.DNA提取：从源生物体中提取目标基因的DNA。
2.DNA切割：使用限制性内切酶将目标基因的DNA切割成特定片段。
3.载体DNA准备：将一种称为“载体”的DNA分子准备好，它可以将目标基因插入其中。
4.DNA连接：将目标基因的DNA片段与载体DNA连接，生成重组DNA。
5.DNA转化：将重组DNA导入到宿主细胞中，宿主细胞会按照重组DNA的指令表达特定蛋白质。
3.2 DNA测序DNA测序是一种确定DNA序列的技术，它是基因工程领域中非常重要的一项技术。
DNA测序可以帮助我们了解生物体的遗传信息，从而对基因进行研究和编辑。
常见的DNA测序技术包括Sanger测序和新一代测序技术。
这些技术基于不同的原理和方法，可以高效准确地确定DNA序列。
3.3 PCR扩增PCR（聚合酶链式反应）是一种能够从极少量的DNA模板扩增大量DNA的技术，也是基因工程中常用的技术之一。
基因工程技术的原理与应用例题和知识点总结
基因工程技术的原理与应用例题和知识点总结一、基因工程技术的原理基因工程，也称为重组 DNA 技术，是一种在分子水平上对基因进行操作和改造的技术。
其基本原理是在体外将不同来源的 DNA 分子进行剪切、拼接和重组，然后将重组的 DNA 分子导入到受体细胞中，使其在受体细胞中表达和遗传。
基因工程的操作主要包括以下几个步骤：1、目的基因的获取从生物体的基因组中直接分离：对于一些结构和功能比较清楚的基因，可以通过限制性内切酶将其从基因组 DNA 中切割下来。
人工合成：如果已知基因的核苷酸序列，可以通过化学方法人工合成目的基因。
PCR 扩增：利用聚合酶链式反应（PCR）技术，以少量的 DNA 为模板，快速扩增出大量的目的基因。
2、基因载体的选择和构建基因载体是能够携带目的基因进入受体细胞的工具。
常用的基因载体有质粒、噬菌体和病毒等。
载体需要具备自我复制能力、多个限制性内切酶切点、标记基因等特点。
3、目的基因与载体的连接通过限制性内切酶切割目的基因和载体，产生相同的黏性末端或平末端。
然后利用 DNA 连接酶将目的基因和载体连接起来，形成重组 DNA 分子。
4、将重组 DNA 分子导入受体细胞常用的导入方法有转化（细菌）、转染（动物细胞）和农杆菌介导转化（植物细胞）等。
5、重组体的筛选和鉴定由于导入受体细胞的重组体中可能存在未成功重组的分子，因此需要进行筛选和鉴定。
常用的筛选方法有抗性筛选、标记基因筛选、核酸分子杂交筛选等。
二、基因工程技术的应用例题1、基因工程在农业领域的应用抗虫棉的培育：将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因导入棉花细胞中，培育出具有抗虫特性的棉花品种。
举例：某地区常年遭受棉铃虫的侵害，导致棉花产量大幅下降。
科研人员通过基因工程技术，将一种能够编码产生杀虫蛋白的基因导入棉花植株中。
经过筛选和培育，获得了抗虫棉新品种。
在种植过程中，这种抗虫棉能够有效地抵御棉铃虫的危害，减少了农药的使用量，提高了棉花的产量和质量。
基因工程的原理与应用
基因工程的原理与应用简介：基因工程是生物技术领域中的一项重要技术，通过能够改变生物体基因组的技术手段，对生物体的基因进行定向修改、调控和构建，从而改变生物体的性状和功能。
本文将介绍基因工程的原理与应用。
一、基因工程的原理基因工程的原理是通过一系列技术手段对DNA进行操作，包括基因的定向克隆、DNA序列的合成、基因组的编辑和调控等。
1. 基因的定向克隆基因的定向克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中剪切出来，并将其插入到另一个生物体的染色体上。
这一过程主要包括DNA的剪切、连接和转化等步骤。
通过定向克隆，可以将某些有益的基因导入到其他生物体中，实现基因的传递和表达。
2. DNA序列的合成DNA序列的合成是将DNA中的碱基按照特定的顺序进行合成，以构建具有特定功能的DNA序列。
合成的DNA序列可以是某个基因的修改版，也可以是完全人工合成的新DNA序列。
DNA序列的合成为基因工程提供了强大的工具，使得研究者可以对基因进行精确的修改和调控。
3. 基因组的编辑和调控基因组的编辑和调控是利用特定的酶类或蛋白质来调整生物体的基因组结构和功能。
常用的编辑工具包括CRISPR-Cas9系统和锌指核酸酶，它们能够精确地切割、修复和替换DNA序列。
通过基因组的编辑和调控，可以实现对生物体基因组的精确操控，以达到特定的目的。
二、基因工程的应用基因工程技术的广泛应用，为许多领域带来了巨大的变革和进步。
以下是基因工程在医学、农业和环境中的应用示例。
1. 医学应用基因工程在医学领域中的应用非常广泛，其中包括基因治疗、生物药物生产、疫苗研发等。
通过基因治疗，可以将正常的基因导入患者体内，治疗一些遗传性疾病。
生物药物的生产利用基因工程技术可以实现大规模的高效合成，例如利用转基因细菌表达人类胰岛素。
此外，基因工程还为疫苗的研发提供了新的思路和方法。
2. 农业应用基因工程在农业领域的应用主要集中在作物的遗传改良、疾病抗性和提高产量等方面。
基因工程的原理及技术
基因工程的原理及技术导言基因工程是一门重要的生物学分支，通过改变生物体内的基因组成，使其具有特定的性状和功能。
随着基因工程领域的不断发展，人类已经可以利用基因工程技术来改良农作物、研发新药、治疗基因疾病等。
本文将介绍基因工程的基本原理和常用技术。
基本原理基因是生物体内控制遗传信息的载体，基因工程的核心原理是通过改变特定基因的组成及其表达方式来改变生物体的性状和功能。
基因工程的基本原理包括以下几个方面：1.基因克隆：基因克隆是基因工程的重要手段之一。
通过将特定基因从一个生物体中剪切出来，并将其插入另一个生物体的染色体中，实现对目标基因的复制和表达。
常用的基因克隆方法包括限制性内切酶切割和连接、PCR 扩增等。
2.DNA序列分析：DNA序列分析是基因工程研究的基础。
通过对基因组DNA的测序和分析，可以对基因的结构、功能和调控进行深入研究。
DNA 序列分析常用的技术包括Sanger测序、高通量测序、基因芯片等。
3.基因敲除和突变：通过基因敲除和突变技术，可以特异性地删除或改变目标基因，从而观察其对生物体性状和功能的影响。
常用的基因敲除和突变技术包括RNA干扰、CRISPR-Cas9系统等。
4.基因表达和调控：基因的表达和调控是生物体内基因功能发挥的关键环节。
基因工程可以通过改变基因的启动子、增强子等序列，实现对基因表达和调控的精确操控。
常用的基因表达和调控技术包括质粒转染、转基因技术等。
常用技术基因工程领域有多种常用技术，以下列举几个代表性的技术：1.质粒转染技术：质粒转染技术是一种常用的基因工程技术，通过将外源基因表达载体（质粒）导入宿主细胞，实现基因的表达和功能研究。
该技术广泛应用于基因治疗、农作物遗传改良、疫苗研发等领域。
2.转基因技术：转基因技术是将外源基因导入到目标生物体中，实现特定性状的引入或改良。
转基因技术在农作物育种和药物研发中发挥了重要作用，成功开发出了多种转基因作物和转基因药物。
3.CRISPR-Cas9系统：CRISPR-Cas9系统是一种先进的基因编辑技术，具有高效、精确和可编程的特点。
基因工程的原理和技术
基因工程的原理和技术1.基因是生物体遗传信息的载体：基因是一个特定的DNA序列，它包含着生物体制造特定蛋白质的指令。
2.基因组是生物体所有基因的集合：基因组是一个生物体所有基因的集合，它决定了生物体的遗传特征和功能。
3.基因的表达决定了生物体的特性：基因的表达是指基因通过转录和翻译过程转化为蛋白质的过程，不同基因表达方式的差异决定了生物体之间的差异。
1.DNA重组技术：DNA重组技术通过将来自不同生物体的基因片段组合在一起，创造新的基因组。
其中最常用的技术是限制性内切酶切割和连接酶连接。
这种技术使得科学家可以将一个生物体的基因转移到另一个生物体，从而实现基因的定点插入、缺失或修改。
2.基因克隆技术：基因克隆是指通过扩增目标基因的DNA序列，使其获取足够的DNA量以进行进一步的研究。
其中最常用的技术是聚合酶链式反应（PCR）。
PCR技术可以在相对短的时间内扩增目标DNA片段，使其足够量以供后续实验使用。
3. 基因敲除技术：基因敲除是指在生物体的基因组中引入缺失或静默突变，从而导致目标基因无法表达。
最常用的方法包括CRISPR/Cas9系统。
该系统通过引导RNA（gRNA）引导Cas9核酸酶与目标基因靶标结合，从而实现对目标基因的敲除。
除了上述技术，基因工程还包括了基因测序技术、基因调控技术和基因传递技术等。
通过这些技术，科学家能够了解生物体的基因组组成和功能，进而在基因层面上实现对生物体的控制和改造。
基因工程在农业、医学、工业生产和环境保护等领域具有广阔的应用前景。
通过基因工程技术，我们可以创造抗病虫害的作物、高效合成药物的微生物、高效能生物燃料的产生菌等，为人类生活和健康做出重要贡献。
基因工程的原理和技术
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第一章 第二节
学习要求
基本要求
1.概述述基因工程的原理2.概述基因工程基本操作的几个步骤
发展要求
举例说出筛选含有目的基因的受体细胞的原理
说明
“课外读：聚合酶链式反应（PCR）”、“小资料：基因工程的受体细胞”只作为背景材料阅读，不要求记忆或掌握具体的内容。
PCR技术
延伸
单，导入到受体菌的群体中，各个受内全部DNA
许多DNA片段
受体菌群体
限制性核酸内切酶
与载体连接 导入
某种生物某个时期的mRNA
cDNA
反转录
受体菌群体
与载体连接 导入
三、目的基因导入受体细胞
常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
三、目的基因导入受体细胞
例如，用质粒作为载体，宿主细胞应该选择大肠杆菌。
将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。 使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。 目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。基因组部分基因 （cDNA）
二、形成重组ＤＮＡ分子
添加标题
用一定的限制性核酸内切酶切割质粒，使其出现一个切口，露出粘性末端。
添加标题
用同一种限制性核酸内切酶切断目的基因，使其产生相同的粘性末端。
添加标题
用DNA连接酶将切下的目的基因片段和载体ＤＮＡ形成了一个重组DNA分子（重组质粒）
基因工程的基本操作步骤
获取目的基因 形成重组DNA分子 将重组DNA分子导入受体细胞 筛选含有目的基因的受体细胞 目的基因的表达
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基因工程是生物选修三课本的内容，也是高中生要掌握的重要知识点。
下面店铺为大家整理高中生物选修三基因工程知识点，希望对大家有所帮助!高中生物选修三基因工程知识点一、基因工程的概念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。
二、基因工程的原理及技术原理：基因重组技术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：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
(2)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。
(3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端.2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(E•coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：①.相同点：都缝合磷酸二酯键。
②.区别：E•coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，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。
(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。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
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、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
(3)其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
基因工程的主要技术及其原理
基因工程的主要技术及其原理基因工程是一种利用分子生物学和遗传学知识对生物体进行基因改造的技术。
它可以用于改良农作物、生产药物、治疗疾病等领域。
基因工程的主要技术包括基因克隆、基因编辑、转基因等，下面将分别介绍这些技术的原理和应用。
一、基因克隆技术基因克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中复制出来，并将其插入到另一个生物体中的技术。
其原理是利用限制性内切酶将DNA切割成片段，然后将感兴趣的基因片段插入到质粒或病毒载体中，最后将载体转化到宿主细胞中。
基因克隆技术可以用于生产大量的特定基因，用于研究基因功能、生产蛋白质等。
二、基因编辑技术基因编辑是指利用特定的酶对DNA序列进行精准的修改的技术。
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR/Cas9系统，其原理是利用Cas9蛋白和RNA引导序列形成复合物，精准地切割目标DNA序列，然后通过修复机制进行修复或插入新的DNA序列。
基因编辑技术可以用于研究基因功能、治疗遗传疾病、改良农作物等方面。
三、转基因技术转基因是指将外源基因导入到目标生物体中，使其表达外源基因产生的蛋白质或表型。
其原理是利用载体将外源基因导入到目标生物体的细胞中，然后使其稳定地整合到目标生物体的染色体中。
转基因技术可以用于改良农作物、生产药物、治疗疾病等领域。
基因工程技术在农业、医药、生物学等领域有着广泛的应用。
在农业领域，基因工程技术可以用于改良农作物的抗病虫性、耐逆性等性状，提高农作物的产量和质量。
在医药领域，基因工程技术可以用于生产重组蛋白质药物、治疗遗传疾病、研发新型疫苗等。
在生物学研究领域，基因工程技术可以用于研究基因功能、构建基因组库等。
然而，基因工程技术也面临着一些挑战和争议。
一方面，基因工程技术可能会引起环境风险和健康风险，例如转基因作物可能会对生态系统产生影响，基因编辑技术可能会引起不可逆的基因突变等。
另一方面，基因工程技术的应用也涉及到伦理道德、食品安全、知识产权等问题，需要进行严格的监管和管理。
基因工程的原理和技术
③化学方法合成目的基因
人工合成基因的方法
反转录法
根据已知的氨基酸序列 合成DNA
③化学方法合成目的基因
目的基因的mRNA 反转录
单链DNA(cDNA) 合成
双链DNA (即目的基因)
蛋白质的氨基酸序列 推测
mRNA的核苷酸序列 推测
结构基因的核苷酸序列 化学合成
胰岛素生产车间
基因工程干扰素
• 干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！ 过去从人血中提取，300L血才提取1mg！ 其“珍贵”程度自不用多说。
干扰素分子结构
干扰素生产车间
SCID的基因工程治疗
• 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。
❖ 基因工程药品的生产
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生 物体的哪些结构中提取？ 药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？
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。
基因探针：
基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的 特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的 一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而 来的RNA。
DNA分子杂交示意图
采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单 链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列， 那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双 链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离 的单链。
高中生物选修3(浙科版)知识点总结
高中生物选修3(浙科版)知识点总结第一章基因工程一、工具酶的发现和基因工程的诞生1.基因工程的概念基因工程是将一种生物的基因转移至另一种生物体中，使其产生需要的基因产物或获得新的遗传性状。
基因工程的核心是构建重组DNA分子。
2.基因工程的基本工具限制性核酸内切酶（限制酶）是“分子手术刀”，能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并切割使其断开，具有专一性。
DNA连接酶是“分子缝合针”，将具有末端碱基互补的DNA片段连接在一起形成重组DNA分子。
载体是“分子运输车”，具有自我复制能力的双链环状DNA分子，能在受体细胞中复制并稳定保存，供外源DNA片段插入和重组DNA鉴定和选择。
二、基因工程的原理和技术基因工程的基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定和高效地表达。
为了实现基因工程，需要准备多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞等基本要素，并按照一定的程序进行操作：目的基因的获得、重组DNA的形成、重组DNA导入受体细胞（宿主细胞），筛选含有目的基因的受体细胞、基因表达。
目的基因的获得有两种方法：一种是目的基因的序列已知，可以用化学方法合成目的基因，或者用聚合酶链式反应（PCR）扩增目的基因；另一种是目的基因的序列未知，需要建立一个包括目的基因在内的基因文库，从中寻找目的基因。
形成重组DNA分子的方法是使用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA，然后用DNA连接酶将它们连接在一起，形成重组DNA分子。
将重组DNA分子导入受体细胞的方法是使用适当的方法将形成的重组DNA分子转移到合适的受体细胞中，常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
筛选含有目的基因的受体细胞需要使用选择性培养基进行筛选，因为并不是所有细胞都能接纳重组DNA分子。
最后，目的基因在宿主细胞中表达，能产生人们需要的功能物质。
基因工程的核心是构建重组DNA分子，而DNA的遗传信息传递方式的认定、限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体的发现与应用为基因工程提供了技术上的保障。
北师版高中生物学选择性必修3生物学技术与工程精品课件 第3章 基因工程 第一节 基因工程的原理
合作探究·释疑解惑
知识点一 基因工程是在体外进行的重组DNA技术
【问题引领】 1.试分析基因工程的操作水平和操作环境。 提示:基因工程是在DNA分子水平上操作的。操作环境是体外,在体外完 成基因的剪切、加工和拼接。 2.基因工程使生物体获得新性状,这种变异属于哪种可遗传的变异? 提示:基因重组。
3.重组人胰岛素生产过程
二、遗传学等学科的快速发展为基因工程奠定了理论基础 1.基因工程的学科基础:基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分 子生物学等学科基础上发展而来的。 2.基因工程的发展(连线)
【预习检测】 1.判断正误。 (1)重组人胰岛素生产的环节之一是将编码人胰岛素基因与质粒在体外进 行拼接。( √ ) (2)质粒是细菌细胞内能够独立复制的小型环状DNA分子。( × ) (3)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体是基因工程的三大要素。
【变式训练】 1.下列有关基因工程的叙述,正确的是( )。 A.基因工程是细胞水平上的生物工程 B.基因工程的产物对人类都是有益的 C.基因工程培育的具有新性状的生物体的优点是目的性强 D.基因工程产生的变异属于基因突变 答案:C
2.图Z3-1-1为重组人胰岛素生产过程示意图。 据图分析,下列叙述错误的是( )。 A.该项技术叫重组DNA技术 B.图中质粒的本质是小型环状DNA分子 C.图中大肠杆菌细胞为供体 D.图中重组DNA能在受体细胞内复制和表达 答案:C 解析:题图中大肠杆菌细胞为受体。
根据上述材料,分析回答下列问题。
(1)害虫在喷洒农药进行化学防治后耐药性增强是
的结果。
(2)该抗虫棉的培育利用的工程技术是
。
(3)该抗虫棉的抗虫变异果在环境保护上的作用是
。
(5)材料中“毒素蛋白基因导入棉花细胞内,并使其成功表达”中的“成功表
基因工程的主要技术与原理
（一）、探针的标记物
非放射性探针的标记 ▪ 生物素标记核酸 （光敏生物素、酶促生物素） ▪ DNA半抗原标记 ▪ 荧光素标记
基本原理：
生物素标记法
以生物素化的脱氧核苷三磷酸（Bio-11-dUTP,Bio-7-dATP、 Bio-11-dCTP）等代替相应脱氧核苷三磷酸，经DNA聚合酶作用掺 入新合成的DNA。可以采用缺口平移法和随机引物延伸法进行。
制备高比活性探针(1010 cpm/μgDNA);
（3）末端标记法 T4 DNA聚合酶
5’→3’聚合酶活性，1500 nt/min, 为pol I的两倍 3’→5’外切酶活性，可作用于ssDNA和dsDNA, 其切除速度 分别为40和 4000nt/min
补平或标记DNA分子由核酸内切酶产生的3'凹端 对带有3'黏性末端或平末端的DNA片段进行标记，制备探针
基本原理 采用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳，被检测物是蛋白质，“探针” 是抗体，“显色”用标记的二抗
经过PAGE分离的蛋白质样品，转移到固相载体（如NC膜）上， 固相载体以非共价键形式吸附蛋白质，且能保持电泳分离的多 肽类型及其生物学活性不变。以固相载体上的蛋白质或多肽作 为抗原，与对应的抗体起免疫反应，再与酶或同位素标记的第 二抗体起反应，经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离的 特异性目的基因表达的蛋白成分。
随机引物：含有各种 可能排列顺序的寡核 苷酸片段的混合物。 46 = 4096
DNA聚合酶ⅠKlenow片段
5’→3’DNA聚合酶活性 弱3’→5’外切核酸酶活 性 无5’→3’外切核酸酶活 性
➢ 产物平均长度为400-600个核苷酸。 ➢ Klenow片段没有5 ’→3’外切酶活性, 反应稳定, 可以获得大量的有效探针。 ➢ 反应时对模板的要求不严格, 用微量制备的质粒DNA 模板也可进行反应。
高中生物选修三基因工程常考知识点归纳
1．基因工程的概念(1)供体：提供目的基因。
(2)操作环境：体外。
(3)操作水平：分子水平。
(4)原理：基因重组。
(5)受体：表达目的基因。
(6)本质：性状在受体体内的表达。
(7)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。
2．基础理论和技术的发展催生了基因工程(1)20世纪中叶，基础理论取得了重大突破①DNA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可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。
艾弗里等人的工作可以说是基因工程的先导。
②DNA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的半保留复制。
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。
③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。
(2)技术发明使基因工程的实施成为可能①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。
②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。
③DNA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、探针和小分子量DNA基因的获得提供了方便。
基因工程技术的原理与应用例题和知识点总结
基因工程技术的原理与应用例题和知识点总结基因工程技术，作为现代生物技术的核心领域之一，正以惊人的速度改变着我们的生活和未来。
它就像是一把神奇的钥匙，打开了生命奥秘的大门，让我们能够对生物的基因进行精确的操作和改造。
接下来，让我们一起深入探索基因工程技术的原理、应用例题，并对重要的知识点进行总结。
一、基因工程技术的原理基因工程技术的核心原理基于对DNA 分子结构和功能的深入理解。
我们知道，DNA 是由四种碱基（腺嘌呤 A、胸腺嘧啶 T、鸟嘌呤 G、胞嘧啶 C）组成的双螺旋结构，这些碱基的排列顺序决定了基因所携带的遗传信息。
基因工程的第一步是获取目的基因。
这可以通过从生物体的基因组中直接分离，或者利用反转录法从 mRNA 合成 cDNA 来实现。
例如，如果我们想要获取胰岛素基因，就可以从胰岛细胞中提取 mRNA，然后通过反转录酶合成 cDNA。
获得目的基因后，需要将其与合适的载体（如质粒、噬菌体等）进行连接，构建重组 DNA 分子。
这个过程就像是给目的基因找了一辆“车”，以便将其运输到目标细胞中。
在连接过程中，需要使用特定的限制酶和 DNA 连接酶。
限制酶能够识别特定的碱基序列，并在该位置切割 DNA 分子，产生粘性末端或平末端；DNA 连接酶则能够将具有相同末端的 DNA 片段连接起来。
接下来，将重组 DNA 分子导入受体细胞。
常用的导入方法包括转化（对于细菌等原核生物）、转染（对于动物细胞）和农杆菌介导法（对于植物细胞）等。
一旦重组 DNA 分子成功进入受体细胞，它就可以随着细胞的分裂和遗传进行复制和表达。
最后，通过筛选和鉴定，选出含有目的基因并且能够正确表达的受体细胞。
这可以通过抗性标记、分子杂交等技术来实现。
二、基因工程技术的应用例题（一）生产药物胰岛素是治疗糖尿病的重要药物。
过去，胰岛素主要从动物的胰腺中提取，不仅产量低，而且成本高。
通过基因工程技术，我们可以将人的胰岛素基因导入大肠杆菌或酵母细胞中，使其大量表达胰岛素。
高中生物选修3知识点总结
高中生物选修3知识点总结本文介绍了基因工程的基本原理、工具和操作程序。
基因工程，又称基因拼接技术或DNA重组技术，是利用基因重组技术在分子水平上操作的一种技术。
其优点在于打破了物种界限，可以定向地改造生物的遗传性状。
基因工程的基本工具包括限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶和载体。
限制酶主要来源于原核生物，具有专一性，可以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。
DNA连接酶则是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
载体则需要具备稳定保存并复制的能力，含有标记基因，对受体细胞无害，并具有一至多个限制酶酶切位点。
基因工程的基本操作程序包括目的基因的获取、人工合成目的基因和PCR技术扩增目的基因。
目的基因主要指编码蛋白质的结构基因，可以通过基因文库获取。
基因文库包括基因组文库和cDNA文库，二者的区别在于文库大小、基因中是否有启动子、基因中是否有内含子以及基因多少物种间基因交流。
人工合成目的基因需要满足基因比较小且核苷酸序列已知的条件。
PCR技术则是利用多聚酶链式反应的原理，通过变性、复性和延伸三个步骤扩增目的基因。
第二步：基因表达载体的构建为了构建基因表达载体，需要除目的基因外的其他组成部分，包括启动子、终止子和标记基因等。
启动子是RNA聚合酶结合的位置，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，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常用的导入方法包括将目的基因导入植物细胞、动物细胞和微生物细胞。
在植物细胞中，最常用的方法是农杆菌转化法，而在动物细胞中，最常用的方法是显微注射法。
对于微生物细胞，常用的原核细胞是大肠杆菌，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，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
第四步：目的基因的检测和鉴定为了检测转基因生物是否插入了目的基因，可以采用DNA分子杂交技术。
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两个切口
两个黏性末端 获得目的基因
DNA连接酶 重组DNA分子（重组质粒）
CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT
GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
思考： 目的基因、运载体质粒经DNA连接酶处
理，可能有几种产物？
1、目的基因与目的基因结合；
2、质粒与质粒结合；
3、目的基因与质粒结合。
步骤3、将目的基因导入受体细胞
• （1）常用的受体细胞：
大肠杆菌、 枯草杆菌、 土壤农杆菌、 酵母菌、 动植物细胞等。
（2）导入方法： 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径
基因工程的原理和技术
• 基因工程的原理：
•
基因重组。
• 基因工程的目标：
• 让人们感兴趣的基因在宿主细胞中稳 定和高效表达。
基因工程的基本操作步骤：
1）获得目的基因； 2）形成重组DNA分子； 3）将重组DNA分子导入受体细胞； 4）筛选含有目的基因的受体细胞； 5）目的基因的表达。
步骤1：获得目的基因
GATC CTAG
Gene I
GGATCC CCTAGG
Gene II
GGATCC
目的基因
GATC
CCTAGG
CTAG
注：GeneI 和GeneⅡ 表示两种标记基因 表示限制酶仅有的识别序列放大
③将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组， 导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进 行组织培养
④将编码毒素蛋白的DNA序列，与细 D.④①
步骤4、筛选含有目的基因的受体细胞
抗四环素基因
重组DNA
四环素
生长被抑制
四环素
正常生活
步骤5、目的基因的表达
D
思考：
• 干扰素是一种抗病毒药物，其化学本 质是蛋白质，假如现在要用大肠杆菌 来生产抗病毒干扰素，如何操作？
剪切 载体质粒
外源DNA插入
从人的淋巴细胞中提取 干扰素基因，转移到大肠 杆菌质粒中，再导入到其 体内。(画图讲解)
A 外源DNA片段
引入宿主细胞
选出含有重组DNA 的细胞扩增
如下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制 造“工程菌”示意图（ ）
1、特定性状的产生与否； 2、是否产生特定的产物。
（2007北京)2．利用外源基因在受体细胞中表达， 可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基 因完成了在受体细胞中表达的是（ ）
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
（3）导入过程：
受体细胞：细菌 CaCL2
细胞壁的通透性增大
重组质粒进入受体细胞
目的基因随受体细胞的繁殖而复制
将目的基因导 入受体细胞
将受体细胞 进行扩增
(03理综）采用基因工程的方法培育抗虫棉，
下列导入目的基因的做法正确的是：( Ｃ)
①将毒素蛋白注射到棉受精卵中
②将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精 卵中
目的基因：是人们所需要转移或改造的基因
如人的胰岛素基因、干扰素基因、白细 胞介素基因、植物的抗病基因、抗虫基因、 抗除草剂基因、种子贮藏蛋白的基因等。
获得目的基因的方法：
已知序列
化学方法合成 利：
质粒
DNA分子
同种限制酶
一个切口