資源簡介

人教選擇性必修3單元核心知識點總結
第3章　基因工程
科技探索之路
1.基因工程是指按照人們的愿望，通過轉基因等技術，賦予生物新的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。從技術操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫作重組DNA技術。（P67）
2.1944年，艾弗里等人通過肺炎鏈球菌的轉化實驗，不僅證明了遺傳物質是DNA，還證明了DNA可以在同種生物的不同個體之間轉移。（P68）
3.1958年，梅塞爾森和斯塔爾用實驗證明了DNA的半保留復制。隨后不久，克里克提出中心法則。（P68）
4.1967年，科學家發現，在細菌擬核DNA之外的質粒有自我復制能力，并可以在細菌細胞間轉移。（P68）
5.1973年，科學家證明質?？梢宰鳛榛蚬こ痰妮d體，構建重組DNA，導入受體細胞，使外源基因在原核細胞中成功表達，并實現物種間的基因交流。至此，基因工程正式問世。（P69）
6.1983年，科學家采用農桿菌轉化法培育出世界上第一例轉基因煙草。此后，基因工程進入了迅速發展的階段。（P69）
7.1985年，穆里斯等人發明PCR，為獲取目的基因提供了有效手段。（P69）
第1節　重組DNA技術的基本工具
1.切割DNA分子的工具是限制性內切核酸酶，簡稱限制酶，這類酶主要是從原核生物中分離純化出來的。它們能夠識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開，產生黏性末端或平末端兩種形式的末端。（P71）
2.DNA連接酶分為兩類，一類是E.coli DNA連接酶，另一類是T4DNA連接酶。后者既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端的效率相對較低。（P72）
3.質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于真核細胞細胞核或原核細胞擬核DNA之外，并具有自我復制能力的環狀雙鏈DNA分子。（P72）
4.在基因工程操作中，真
大腸桿菌及質粒結構模式圖
正被用作載體的質粒，都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的。這些質粒上常有特殊的標記基因，如四環素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等，便于重組DNA分子的篩選（如圖）。（P72）
5.在基因工程中使用的載體除質粒外，還有噬菌體、動植物病毒等。它們的來源不同，在大小、結構、復制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差別。（P73）
6.載體必須具備的條件：①能在受體細胞中保存下來并能自我復制；②具有1個或多個限制酶切割位點，以便與外源基因連接。③具有標記基因。（P72）
7.DNA不溶于酒精，但某些蛋白質溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑會呈現藍色，因此二苯胺試劑可以作為鑒定DNA的試劑。（P74“探究·實踐”）
默寫知識點：
1.1944年，艾弗里等人通過肺炎鏈球菌的轉化實驗，不僅證明了遺傳物質是DNA，還證明了_____________________________________________________________
____________________________________________________________________。
2.DNA連接酶分為兩類，一類是　　　　　　　　　　　　，另一類是　　　　　　　　。后者既可以縫合雙鏈DNA片段互補的　　　　　　，又可以縫合雙鏈DNA片段的　　　　，但連接后者的效率相對較低。
3.在基因工程中使用的載體除質粒外，還有　　　　　　　　等。它們的來源不同，在大小、結構、復制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差別。
4.載體必須具備的條件：①能在受體細胞中保存下來并能　　　　　　；②具有1個或多個　　　　　　　　　　　　，以便與外源基因連接。③具有　　　　　　　　。
5.載體上有特殊的標記基因，其作用是____________________________________
____________________________________________________________________。
6.DNA不溶于酒精，但某些蛋白質溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質。DNA在　　　　　　的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。在一定溫度下，DNA遇　　　　　　試劑會呈現　　　　，因此二苯胺試劑可以作為鑒定DNA的試劑。
7.原核生物中的限制酶不切割自身DNA的原因是
____________________________________________________________________。
第2節　基因工程的基本操作程序
1.培育轉基因抗蟲棉主要需要四個步驟：目的基因的篩選與獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。（P76）
2.PCR是聚合酶鏈式反應的縮寫。它是一項根據DNA半保留復制的原理，在體外提供參與DNA復制的各種組分與反應條件，對目的基因的核苷酸序列進行大量復制的技術。（P77）
3.PCR技術可以分為變性、復性和延伸三步。（如下圖）（P78）
4.PCR反應過程可以在PCR擴增儀（PCR儀）中自動完成，完成以后，常采用瓊脂糖凝膠電泳來鑒定PCR的產物。（P79）
5.基因表達載體要包括以下四個基本的結構：目的基因、啟動子、終止子、標記基因。（P80）
6.構建基因表達載體的目的：使目的基因在受體細胞中穩定存在，并且遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發揮作用。（P80）
7.啟動子位于目的基因的上游，它是RNA聚合酶識別和結合的部位。（P80）
8.標記基因的作用：鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。（或供重組DNA的鑒定和選擇）。
9.熟悉基因表達載體構建的過程。
10.花粉管通道法有多種操作方式。例如，可以用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；可以在植物受粉后的一定時間內，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道進入胚囊。除此之外，將目的基因導入植物細胞常用的方法還有農桿菌轉化法。（P81）
11.轉化是指目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過程。（P81“資料卡”）
12.農桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下侵染雙子葉植物和裸子植物，而對大多數單子葉植物沒有侵染能力。農桿菌細胞內含有Ti質粒，當它侵染植物細胞后，能將Ti質粒上的T－DNA（可轉移的DNA）轉移到被侵染的細胞，并且將其整合到該細胞的染色體DNA上。根據農桿菌的這種特點，如果將目的基因插入Ti質粒的T－DNA中，通過農桿菌的轉化作用，就可以使目的基因進入植物細胞。（如下圖）（P81“資料卡”）
13.檢查轉基因抗蟲棉是否培育成功，首先是分子水平的檢測，包括通過PCR等技術檢測棉花的染色體DNA上是否插入了Bt基因或檢測Bt基因是否轉錄出了mRNA；從轉基因棉花中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交，檢測Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲蛋白等。
其次，還需要進行個體生物學水平的鑒定。例如，通過采摘抗蟲棉的葉片飼喂棉鈴蟲來確定Bt基因是否賦予了棉花抗蟲特性以及抗性的程度。（P82）
14.在獲得轉基因產品的過程中，還可以通過構建基因文庫來獲取目的基因。（P82）
15.將目的基因導入動物受精卵最常用的一種方法是利用顯微注射將目的基因注入動物的受精卵中，這個受精卵將發育成為具有新性狀的動物。在基因工程操作中，常用原核生物作為受體細胞，其中以大腸桿菌應用最為廣泛。研究人員一般先用Ca2＋處理大腸桿菌細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態，然后再將重組的基因表達載體導入其中。（P82）
第3節　基因工程的應用
1.科學家將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導入哺乳動物的受精卵中，由這個受精卵發育成的轉基因動物在進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁來生產所需要的藥物，這稱為乳腺生物反應器或乳房生物反應器。（P90）
2.用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類一般稱為基因工程菌。（P91“相關信息”）
3.目前，科學家正嘗試利用基因工程技術對豬的器官進行改造，采用的方法是在器官供體的基因組中導入某種調節因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，然后再結合克隆技術，培育出不會引起免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。（P91）
第4節　蛋白質工程的原理和應用
1.蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基因，來改造現有蛋白質，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活的需求。（P93）
2.基因工程原則上只能生產自然界中已存在的蛋白質，這些天然蛋白質是生物在長期進化過程中形成的，它們的結構和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產和生活的需要。（P93）
3.蛋白質工程的基本思路是：從預期的蛋白質功能出發→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質（如下圖）。（P94）
蛋白質工程的基本思路
默寫知識點：
1.培育轉基因抗蟲棉主要需要四個步驟：目的基因的篩選與獲取、　　　　　　　　　　　　、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。
2.PCR反應需要在一定的　　　　中才能進行，需提供DNA模板，2種　　　　，4種脫氧核糖核苷酸和　　　　　　　　酶。
3.PCR技術可以分為變性、復性和延伸三步。（如下圖）
4.PCR反應過程可以在PCR擴增儀（PCR儀）中自動完成，完成以后，常采用　　　　　　　　　　　　來鑒定PCR的產物。
5.基因表達載體是載體的一種，除目的基因、標記基因外，還必須含有　　　　　　　　等。
6.構建基因表達載體的目的：____________________________________________
____________________________________________________________________
7.啟動子位于目的基因的　　　　，它是　　　　識別和結合的部位。
8.標記基因的作用：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。（P80）
9.轉化是指目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持　　　　　　的過程。
10.檢查轉基因抗蟲棉是否培育成功，首先是分子水平的檢測，包括通過　　　　　　　　檢測棉花的染色體DNA上是否插入了Bt基因或檢測Bt基因是否轉錄出了　　　　；從轉基因棉花中提取蛋白質，用相應的抗體進行　　　　　　雜交，檢測Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲蛋白等。
其次，還需要進行　　　　　　　　水平的鑒定。例如，通過采摘抗蟲棉的葉片飼喂棉鈴蟲來確定Bt基因是否賦予了棉花抗蟲特性以及抗性的程度。
11.將目的基因導入受體細胞的方法
受體細胞類型 方法
植物細胞 農桿菌轉化法、　　　　　　法
動物細胞 　　　　?。ㄗ⑸涞绞芫褍龋?br/>微生物細胞 　　　　　　　　　　
12.在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的　　　　　　等有關。

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