专题一 基因工程
·最新考纲1．基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。 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
(1)作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。 (2)类型 常用类型 E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4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 ?能自我复制??
?有一个至多个限制酶切割(1)常用载体——质粒?特点? 位点
??有特殊的标记基因??
化学本质：双链环状DNA分子
(2)其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
深度思考
如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，则图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序如何？
提示 限制性核酸内切酶能将DNA分子切割为DNA片段，符合图中①；DNA聚合酶在DNA复制过程中将脱氧核苷酸连接成DNA链，符合图中④；DNA连接酶能连接不同的DNA片段，符合图中②；解旋酶能打开DNA双链形成DNA单链，符合图中③。故正确顺序应为①④②③。
二、基因工程的操作程序
①从基因文库中获取??获取目
1.—?②利用PCR技术扩增的基因
??③通过化学方法人工合成
①目的基因??②启动子基因表达
2.—组成?载体的构建③终止子
??④标记基因
将目的基 管通道法
因导入受3.—方法
②动物：显微注射技术体细胞③微生物：感受态细胞法
?????
①植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉
①利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无?目的基因?②利用分子杂交技术检测目的基因的转录
4.的检测与—?③利用抗原—抗体杂交技术检测目的基因的翻译鉴定
??④利用个体生物学水平的鉴定检测重组性状的表达
深度思考
基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的
↓↓
识别序列和切点是—GGATCC—；限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—GATC—。
请据图分析：
切割目的基因时宜选择限制酶Ⅰ还是限制酶Ⅱ切割质粒呢？请说明理由。
提示 由题图及题干信息知，目的基因两侧分别含—GGATCC—序列和－GATC－序列，若使用酶Ⅰ切割，只能切断一侧，不能切断另一侧，若使用酶Ⅱ切割，则可同时切断两侧，从而切出目的基因，同理，质粒中也含两种酶识别位点，且两识别位点均位于标记基因部位。若使用酶Ⅱ切割质粒，则可同时破坏两个标记基因，使用酶Ⅰ切割则可保留Gene Ⅰ作标记基因，故切割目的基因应选择酶Ⅱ，切割质粒应选择酶Ⅰ。
1．基因工程的基本原理和理论基础概括(如下图)
2．限制酶选择的注意事项
(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类
①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。 ②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
③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，如图甲也可选择用Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类
①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。
②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma Ⅰ会破坏标记基因；如果所选酶的切点不是一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。 3.易错警示！ 基因工程操作基本工具的8个易错点 (1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。
(2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。
(3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。 (4)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。
(5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。
(6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。
(7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。 (8)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。 三．基因工程操作的基本步骤 1．目的基因的获取
目前有两种途径：一是直接提取目的基因，如从基因文库中获取。二是人工合成目的基因，常用的方法有化学合成法和反转录法。 2．基因表达载体的构建 (1)基因表达载体的组成
(2)构建过程
3．将目的基因导入受体细胞 细胞类型 植物细胞 常用方法 农杆菌转化法 受体细胞 体细胞 转化过程 将目的基因插入Ti质粒的T—DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上 将含有目的基因的表达载体提纯→取动物细胞 显微注射技术 受精卵 卵→获得受精卵→显微注射→早期胚胎培养→胚胎移植→发育成为具有新性状的动物 微生物细胞 Ca2＋处理增大细胞膜通透性 原核细胞或酵母菌 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
四、基因工程的应用1．基因工程的应用
(1)动物基因工程：用于提高动物生长速度从而提高产品产量；用于改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体等。
(2)植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质。
(3)基因诊断：又称为DNA诊断，是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。实例：ADA基因缺陷症的基因治疗。
2．转基因生物的安全性与生物武器 (1)转基因生物存在安全性问题的原因
①目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。 ②目的基因往往是异种生物的基因。
③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
(2)对转基因生物安全性的争论：主要在食物安全、生物安全和环境安全三个方面存在激烈的争论。
(3)理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。
(4)生物武器
①生物武器的种类(连一连)
②中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。 二、蛋白质工程 1．概念理解
(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 (2)操作：基因修饰或基因合成。
(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。
(4)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．蛋白质工程的设计流程
专题二 细胞工程
·最新考纲
1．植物的组织培养(Ⅱ)。2.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。 一、植物细胞工程 1．细胞工程
(1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。
(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。 2．植物细胞的全能性
(1)概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。 (2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。
(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
3．植物组织培养技术 (1)概念理解
①培养对象：离体的植物组织、器官或细胞。
②培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。 ③培养结果：产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 (2)操作流程
4．植物体细胞杂交技术
(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的
高中生物选修三现代生物专题知识点全覆盖讲解
