第3章-基因工程-【晨讀晚默】備戰(zhàn)2023年高考生物一輪復(fù)習(xí)知識(shí)清單(新教材)(答案版)公開課

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(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫作重組DNA技術(shù)。（P67）2．1944年，艾弗里等人通過肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，不僅證明了遺傳物質(zhì)是DNA，還證明了DNA可以在同種生物的不同個(gè)體之間轉(zhuǎn)移。（P68）3．1958年，梅塞爾森和斯塔爾用實(shí)驗(yàn)證明了DNA的半保留復(fù)制。隨后不久，克里克提出中心法則。（P68）4．1967年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌擬核DNA之外的質(zhì)粒有自我復(fù)制能力，并可以在細(xì)菌細(xì)胞間轉(zhuǎn)移。（P68）5．1973年，科學(xué)家證明質(zhì)粒可以作為基因工程的載體，構(gòu)建重組DNA，導(dǎo)入受體細(xì)胞，使外源基因在原核細(xì)胞中成功表達(dá)，并實(shí)現(xiàn)物種間的基因交流。至此，基因工程正式問世。（P69）6．1983年，科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出世界上第一例轉(zhuǎn)基因煙草。此后，基因工程進(jìn)入了迅速發(fā)展的階段。（P69）7．1985年，穆里斯等人發(fā)明PCR，為獲取目的基因提供了有效手段。（P69）第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具1．切割DNA分子的工具是限制性內(nèi)切核酸酶，簡(jiǎn)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(shí)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(chǎn)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.coliDNA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(bǔ)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(duì)較低。（P72）3．質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子。（P72）4．在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。這些質(zhì)粒上常有特殊的標(biāo)記基因，如四環(huán)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（如下圖）。（P72）大腸桿菌及質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖5．在基因工程中使用的載體除質(zhì)粒外，還有噬菌體、動(dòng)植物病毒等。它們的來源不同，在大小、結(jié)構(gòu)、復(fù)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(xì)胞中保存下來并能自我復(fù)制；②具有1個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連接。③具有標(biāo)記基因。（P72）7．DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色，因此二苯胺試劑可以作為鑒定DNA的試劑。（P74“探究·實(shí)踐”）抽默6：1．1944年，艾弗里等人通過肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，不僅證明了遺傳物質(zhì)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(bǔ)的，又可以縫合雙鏈DNA片段的，但連接后者的效率相對(duì)較低。3．在基因工程中使用的載體除質(zhì)粒外，還有等。它們的來源不同，在大小、結(jié)構(gòu)、復(fù)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(xì)胞中保存下來并能；②具有1個(gè)或多個(gè)，以便與外源基因連接。③具有。5．載體上有特殊的標(biāo)記基因，其作用是__________________________________________________________________________________________________________________。6．DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)。DNA在的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。在一定溫度下，DNA遇試劑會(huì)呈現(xiàn)，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________________________________________________________________________________________________________。抽默6答案：1．DNA可以在同種生物的不同個(gè)體之間轉(zhuǎn)移2.E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶黏性末端平末端3.噬菌體、動(dòng)植物病毒4．自我復(fù)制限制酶切割位點(diǎn)標(biāo)記基因5.便于重組DNA分子的篩選6.不同濃度二苯胺藍(lán)色7.原核生物DNA分子中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾第2節(jié)基因工程的基本操作程序1．培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉主要需要四個(gè)步驟：目的基因的篩選與獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定。（P76）2．PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫。它是一項(xiàng)根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。（P77）3．PCR技術(shù)可以分為變性、復(fù)性和延伸三步。（如下圖）（P78）4．PCR反應(yīng)過程可以在PCR擴(kuò)增儀（PCR儀）中自動(dòng)完成，完成以后，常采用瓊脂糖凝膠電泳來鑒定PCR的產(chǎn)物。（P79）5．基因表達(dá)載體要包括以下四個(gè)基本的結(jié)構(gòu)：目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因。（P80）6．構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。（P80）7．啟動(dòng)子位于目的基因的上游，它是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。（P80）8．標(biāo)記基因的作用：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。（或供重組DNA的鑒定和選擇）。9．熟悉基因表達(dá)載體構(gòu)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(shí)間內(nèi)，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(jìn)入胚囊。除此之外，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法還有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。（P81）11．轉(zhuǎn)化是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。（P81“資料卡”）12．農(nóng)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(duì)大多數(shù)單子葉植物沒有侵染能力。農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含有Ti質(zhì)粒，當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后，能將Ti質(zhì)粒上的T－DNA（可轉(zhuǎn)移的DNA）轉(zhuǎn)移到被侵染的細(xì)胞，并且將其整合到該細(xì)胞的染色體DNA上。根據(jù)農(nóng)桿菌的這種特點(diǎn)，如果將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T－DNA中，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞。（如下圖）（P81“資料卡”）13．檢查轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是否培育成功，首先是分子水平的檢測(cè)，包括通過PCR等技術(shù)檢測(cè)棉花的染色體DNA上是否插入了Bt基因或檢測(cè)Bt基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA；從轉(zhuǎn)基因棉花中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，檢測(cè)Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲蛋白等。其次，還需要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)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．培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的四個(gè)步驟，其實(shí)就反映了基因工程的基本操作程序。（P82）基因工程的基本操作流程圖15．在獲得轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的過程中，還可以通過構(gòu)建基因文庫來獲取目的基因。（P82）16．將目的基因?qū)雱?dòng)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(dòng)物的受精卵中，這個(gè)受精卵將發(fā)育成為具有新性狀的動(dòng)物。在基因工程操作中，常用原核生物作為受體細(xì)胞，其中以大腸桿菌應(yīng)用最為廣泛。研究人員一般先用Ca2＋處理大腸桿菌細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，然后再將重組的基因表達(dá)載體導(dǎo)入其中。（P82）第3節(jié)基因工程的應(yīng)用1．科學(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，由這個(gè)受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌乳汁來生產(chǎn)所需要的藥物，這稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。（P90）2．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌。（P91“相關(guān)信息”）3．目前，科學(xué)家正嘗試?yán)没蚬こ碳夹g(shù)對(duì)豬的器官進(jìn)行改造，采用的方法是在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。（P91）第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用1．蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。（P93）2．基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)，這些天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)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(chǎn)和生活的需要。（P93）3．蛋白質(zhì)工程的基本思路是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對(duì)應(yīng)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(zhì)（如下圖）。（P94）蛋白質(zhì)工程的基本思路抽默7：1．培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉主要需要四個(gè)步驟：目的基因的篩選與獲取、、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定。2．PCR反應(yīng)需要在一定的中才能進(jìn)行，需提供DNA模板，2種，4種脫氧核糖核苷酸和酶。3．PCR技術(shù)可以分為變性、復(fù)性和延伸三步。（如下圖）4．PCR反應(yīng)過程可以在PCR擴(kuò)增儀（PCR儀）中自動(dòng)完成，完成以后，常采用來鑒定PCR的產(chǎn)物。5．基因表達(dá)載體是載體的一種，除目的基因、標(biāo)記基因外，還必須含有等。6．構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的：_______________________________________________________________________________________________________________________7．啟動(dòng)子位于目的基因的，它是識(shí)別和結(jié)合的部位。8．標(biāo)記基因的作用：。（P80）9．轉(zhuǎn)化是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持的過程。10．檢查轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是否培育成功，首先是分子水平的檢測(cè)，包括通過檢測(cè)棉花的染色體DNA上是否插入了Bt基因或檢測(cè)Bt基因是否轉(zhuǎn)錄出了；從轉(zhuǎn)基因棉花中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行雜交，檢測(cè)Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲蛋白等。其次，還需要進(jìn)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?qū)胧荏w細(xì)胞的方法受體細(xì)胞類型方法植物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、法動(dòng)物細(xì)胞（注射到受精卵內(nèi)）微生物細(xì)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(guān)。抽默7