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第3节基因工程的应用课标内容要求核心素养对接举例说明基因工程在农业、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。
1.生命观念：举例说出植物基因工程、动物基因工程成果及其给人类带来的影响。
2．社会责任：展开想象的翅膀，用图画或文字创造等，畅想基因工程的未来。
一、基因工程在农牧业方面的应用1．转基因抗虫植物(1)技术方法：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中，培育出具有抗虫性的作物。
(2)实例：抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。
2．转基因抗病植物(1)技术方法：将来源于病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。
(2)实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
3．转基因抗除草剂植物(1)技术方法：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育抗除草剂的作物品种。
(2)实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
4．改良植物的品质(1)技术方法：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。
(2)实例：转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。
5．提高动物的生长速率(1)技术方法：将外源生长激素基因导入动物体内，提高动物的生长速率。
(2)实例：转基因鲤鱼。
6．改善畜产品的品质(1)技术方法：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组。
(2)实例：乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。
二、基因工程在医药卫生领域的应用(1)技术方法①对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够生产药物。
②利用乳腺生物反应器生产药物：将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射导入哺乳动物的受精卵中，培育出的转基因动物通过分泌乳汁生产所需要的药物。
③培育移植器官：在器官供体的基因组中导入某种调节因子抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。
(2)实例：重组人干扰素、促红细胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等。
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。
2019人教版高中生物必修三基因工程的核心知识点总结专题1 基因工程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。
（一）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T4-DNA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(二)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。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。
3.PCR技术扩增目的基因（1）原理：DNA双链复制（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
学军中学2019届高三空中课堂生物讲义
第4讲 基因工程
考点一 基因工程的诞生、操作工具
1．基因工程和遗传工程的含义
（1）遗传工程（广义）
（2）基因工程、遗传工程（狭义）、重组DNA 技术：转移
（3）基因工程核心
2．基因工程的基本工具
（1）限制性核酸内切酶
（2）DNA 连接酶
（3）运载体
①载体应具备的条件
②载体的种类
③载体的作用
考点二 基因工程的操作步骤
1．获得目的基因
2.形成重组DNA 分子：
通常用 的限制性核酸内切酶分别切割 和 DNA ，然后用 将目的基因和载体DNA 连接在一起，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
☆目的基因检测与鉴定的方法示意图
考点三．基因工程的应用
1.转基因植物
（1）培育优点⎩
⎪⎨⎪⎧ 所需时间较短克服远缘亲本难以杂交的缺陷 （2）重组DNA 导入植物细胞的方法：
2.转基因动物
⎩
⎪⎨⎪⎧ 含义：转入了外源基因的动物。
培育优点：省时、省力。
（3）导入方法：
（4）受体细胞：
3.基因工程与疾病治疗
（1）基因工程药物：胰岛素、干扰素、乙型肝炎疫苗、人生长激素
（2）基因诊断与基因治疗
4.基因工程与生态环境保护
当堂练习 真题模拟
1.[2015·浙江10月选考T32节选] 科研人员拟将已知的花色基因(目的基因)转入矮牵牛的核基因组中,培育新花色的矮牵牛。
请回答:
(1)为了获得大量的目的基因,将其与含有抗生素抗性基因的质粒DNA 形成重组DNA,再与经
(A.氯化钙 B.氯化钠 C.蔗糖 D.葡萄糖)处理的大肠杆菌液混合,使重组DNA 进入大肠杆菌。
用 的玻璃刮刀将稀释后的大肠杆菌液 接种到含有抗生素的固体培养基上,经培养形成 ，再进行鉴定和扩大培养。
(2)从扩大培养的大肠杆菌中提取含有目的基因的DNA,用 分别切割含
目的基因的DNA和农杆菌的Ti质粒,然后用DNA连接酶连接，形成重组DNA并导入农杆菌。
……
(5)取出试管苗,在适宜的光照、温度和80%以上的等条件下进行炼苗。
提取叶片组织的DNA,采用PCR技术目的基因,鉴定目的基因是否成功导入。
(6)为判断本研究是否达到预期目的,可比较转基因植株和非转基因植株的性状。
2.[2016·浙江4月选考T32节选] 兔肝细胞中的基因E编码代谢甲醛的酶,拟利用基因工程技术将基因E转入矮牵牛中,以提高矮牵牛对甲醛的代谢能力。
请回答:
(1)从兔肝细胞中提取mRNA,在酶的作用下形成互补DNA,然后以此DNA为模板扩增得到基因E。
在相关酶的作用下,将基因E与Ti质粒连接在一起,形成,再导入用氯化钙处理的,侵染矮牵牛叶片。
将被侵染的叶片除菌后进行培养,最终得到转基因矮牵牛。
其中培养过程正确的是(A.叶片在含合适浓度生长素的培养基上分化形成愈伤组织 B.愈伤组织在含细胞分裂素和生长素配比较高的培养基上形成芽 C.再生的芽在细胞分裂素含量高的培养基上生根 D.愈伤组织在含合适浓度植物生长调节剂的培养基上脱分化形成再生植株)。
3.[2016·浙江10月选考T32节选] 为了对烟草的某些性状进行改良,分离得到两种烟草的原生质体后,通过方法将它们的遗传物质组合在一起,经培养获得具有新性状的再生植株。
提取再生植株的DNA,采用扩增相关基因,来鉴定遗传物质是否成功重组。
4.科研人员以酵母菌为受体细胞,通过转基因技术研究水稻某种病毒的蛋白P与水稻蛋白的相互作用。
请回答:
(1)实验所用的缺陷型酵母菌不能合成组氨酸、色氨酸和亮氨酸,培养时在培养基中需添加上述氨基酸,为酵母菌细胞内的合成提供原料。
(2)将蛋白P基因与质粒K(具有色氨酸合成基因及BD蛋白合成基因)连接,构建重组质粒K。
将重组质粒K导入缺陷型酵母菌,用不含的培养基筛选转化的酵母菌并获得菌落,从这些菌落中可筛选得到基因成功 BD-P蛋白的酵母菌A。
(3)为研究蛋白P能够和哪些水稻蛋白发生相互作用,科研人员提取水稻细胞的mRNA,在酶作用下获得cDNA,再与质粒T(具有亮氨酸合成基因及AD蛋白合成基因)连接形成重组质粒T，构建水稻cDNA文库。
(4)在酵母菌细胞内,组氨酸合成基因的转录受到调控,如图所示。
若被测的水稻蛋白能与病毒蛋白P发生相互作用,则BD、AD两个蛋白充分接近时,
才能催化组氨酸合成基因的转录。
(5)将酵母菌A分别接种到不含组氨酸和不含亮氨酸的培养基中,以确定转入重组质粒K后酵母菌A的。
取水稻cDNA文库的多个重组质粒T分别转化到酵母菌A中,将转化产物接种在不含的培养基中培养,获得了分散的多个单菌落。
经检测,这些酵母菌中含有4种水稻蛋白,表明这4种水稻蛋白能够。
(6)研究发现,这4种水稻蛋白都是水稻在不同代谢过程中的关键酶,推测该病毒引起水稻出现各种病症的原因之一可能是。
5.（2016年全国三卷）下图(A)中的三个DNA片段上依次表示出了Eco RⅠ、Bam HⅠ和Sau3A Ⅰ三种限制性核酸内切酶的识别序列与切割位点,图(B)为某种表达载体的示意图(载体上的Eco RⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。
根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)经Bam HⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接,理由是。
(2)若某人利用图(B)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组质粒,如图所示。
这三种重组质粒中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有 ,不能表达的原因是。
