高中生物专题一基因工程详细知识点人教版选修
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高中生物基因工程知识点总结基因工程是现代生物技术的核心内容之一,在高中生物学习中占据着重要的地位。
下面我们就来详细总结一下高中生物基因工程的相关知识点。
一、基因工程的概念基因工程,又称为基因拼接技术或 DNA 重组技术,是指按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。
二、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)限制酶能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列,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。
2、“分子缝合针”——DNA 连接酶根据来源不同,DNA 连接酶分为两类:E·coli DNA 连接酶和T4DNA 连接酶。
E·coli DNA 连接酶只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来,而 T4DNA 连接酶既可以连接黏性末端,又可以连接平末端,但连接平末端的效率相对较低。
3、“分子运输车”——载体常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
作为载体,需要具备以下条件:(1)能够在受体细胞中稳定保存并自我复制。
(2)具有一个或多个限制酶切点,以便与外源基因连接。
(3)具有标记基因,便于进行筛选。
三、基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取(1)从基因文库中获取基因文库包括基因组文库和部分基因文库(如 cDNA 文库)。
(2)利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。
(3)通过化学方法人工合成如果基因比较小,核苷酸序列又已知,可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
2、基因表达载体的构建(基因工程的核心)目的基因、启动子、终止子、标记基因等组成基因表达载体。
启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出 mRNA;终止子终止转录;标记基因用于鉴别和筛选含有目的基因的细胞。
专题一基因工程知识点汇总1.1 DNA重组技术的基本工具一、基因工程的原理:基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外和,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。
由于基因工程是在水平上进行设计和施工的,因此又叫做。
1.“分子手术刀”——(1)来源:主要是从中分离纯化出来的。
(2)功能:能够识别双链DNA分子的,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开,因此具有性。
(3)结果:经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:和。
(4)这类酶在生物体内能将外来的DNA切断,即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力,但对自己的DNA却无损害作用,这样可以保持细胞原有的遗传信息。
2.“分子缝合针”——(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。
②区别:E·coliDNA连接酶来源于,只能将双链DNA片段互补的末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合,但连接的之间的效率较低。
(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连接酶是连接的末端,形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——载体(1)基因操作过程中使用载体两个目的:一是用它作为运载工具,将目的基因转移到宿主细胞中去;二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。
(2)现在通常使用的载体是,它是一种相对分子质量较小、独立于之外,并具有自我复制能力的 DNA分子的环状DNA,有的细菌中有一个,有的细菌中有多个。
(3)质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移,可以复制,也可整合细菌拟核DNA中,随着拟核DNA的复制而复制。
(4)其他载体还有和等。
(5)作为载体必须具备以下条件:①能够在宿主细胞中;②具有多个,以便与外源基因连接;③具有某些,便于进行筛选,如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。
高中生物基因工程相关知识点一、知识概述《高中生物基因工程》①基本定义:基因工程呢,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。
比如说,我们想让某种细菌能生产人的胰岛素,就可以用基因工程的方法把人的胰岛素基因放到细菌细胞里。
②重要程度:在高中生物学科里那可是相当重要的。
它是现代生物技术的核心内容,像是培育转基因作物、生产基因工程药物等都靠它。
就像盖房子的大梁一样,对整个现代生物科技领域起着支撑性的作用。
③前置知识:得先掌握好细胞结构尤其是细胞核中的基因相关知识,还有像DNA的结构、复制、转录、翻译等基础知识。
我当时学这个就因为之前对DNA转录那些东西不是特别熟,学基因工程的时候还费了点劲儿呢。
④应用价值:实际应用老多了。
在农业上,培育出抗虫、抗病、抗除草剂的农作物品种。
像抗虫棉,这就是基因工程的成果,棉花里转入了抗虫基因,虫子吃了就挂了。
在医疗上,能生产出各种珍贵的药物,好多以前很难获取的药用蛋白现在都可以用基因工程细胞大量生产了。
二、知识体系①知识图谱:它属于现代生物技术这一板块,和细胞工程、蛋白质工程等都是并列的关系,不过基因工程在很多情况下是其他生物技术的基础。
②关联知识:和分子生物学里的DNA、基因知识息息相关,也和遗传定律有关联,毕竟是在改变生物的遗传性状嘛。
就像编织一张网,基因工程和其他知识相互交织。
③重难点分析:- 掌握难度:难度不小呢。
它涉及到很多微观层面的操作和理解。
像是基因表达载体的构建,要知道怎么选合适的启动子、终止子、标记基因等,这都很复杂。
- 关键点:关键就在基因操作的工具和基本步骤要理解准确。
比如说限制酶,得明白它是怎么识别特定的核苷酸序列,然后在特定的切点切割DNA的。
④考点分析:- 在考试中的重要性:那是相当重要啊,几乎每次生物考试都能扯到基因工程的内容。
- 考查方式:有选择题,考一些基础知识,像基因工程用到的工具酶;还有简答题,可能让你设计基因工程的步骤去培育某个转基因生物。
人教版生物选修一知识点人教版生物选修一知识点:基因工程基因工程是一种现代生物技术,通过改变生物体遗传物质的组成和性状,用于改良农作物、培育优良品种、治疗遗传疾病等。
基因工程技术的发展和应用,对人类社会和生态环境都产生了巨大的影响。
基因工程的主要目的是通过改变生物的遗传物质,来获得我们所需要的性状。
其实现的具体步骤包括基因的定位、分离、克隆和转移等。
通过基因工程,我们可以在植物和动物细胞中引入外源基因,从而改善其性状。
基因工程的最大特点就是可以突破物种界限,实现外源基因的转移和表达。
通过基因工程,我们可以在植物中引入抗虫基因或抗病基因,使得植物具有抗虫或抗病的能力。
此外,还可以通过基因工程在植物中引入抗性基因,从而提高植物对病毒、真菌等外界环境压力的抵抗能力,实现对传统育种方法的补充和完善。
基因工程技术还可以在动物领域得到应用,通过基因工程,我们可以在动物体内引入外源基因,使得动物具有某种特定的性状。
比如,我们可以通过基因工程使家畜具有更高的生长速度,更好的肉质品质等。
此外,基因工程还被应用于医学领域。
利用基因工程技术,我们可以制备一些重组蛋白药物,用于治疗各种遗传性疾病、瘤细胞、病毒感染等。
另外,基因工程技术也可以应用于干细胞疗法、基因治疗等领域。
尽管基因工程技术有着广阔的应用前景,但是在实际操作中也存在一些潜在的风险和争议。
比如,基因工程技术的应用可能会导致生物多样性的减少,影响生态平衡。
此外,在食品安全等领域的应用也存在一定的风险和争议,需要进行严格的监管和管理。
总之,基因工程技术是一种具有广泛应用前景的生物技术,其应用领域涵盖了农业、医学、动物领域等多个领域。
通过基因工程技术的应用,可以有效地改良生物的性状,提高生物的适生性和生产力,从而为人类社会的发展和进步做出重要的贡献。
然而,基因工程技术的应用也需要充分考虑其风险和争议,采取相应的管理措施,以确保其安全有效地应用。
高中生物选修一二知识点总结一、生物选修一知识点总结1. 基因工程- 基因工程的概念:通过人工手段对生物体的基因进行改造的技术。
- 基因工程的操作步骤:包括目标基因的获取、载体的选择与构建、基因的导入、筛选与培养。
- 转基因技术的应用:提高作物产量、改良作物品质、生产生物药物等。
2. 细胞工程- 细胞工程的定义:利用生物学原理和工程技术手段,对细胞进行改造和利用。
- 细胞培养技术:包括原代培养和传代培养。
- 细胞融合技术:通过融合技术产生杂交细胞,用于生产单克隆抗体等。
3. 酶工程- 酶的基本概念:生物体内催化化学反应的蛋白质或RNA。
- 酶的分类与特性:根据反应类型分为氧化还原酶、转移酶等。
- 酶的应用:工业生产、洗涤剂制造、食品加工等。
4. 发酵技术与应用- 发酵技术的原理:利用微生物的代谢活动生产有用的产品。
- 发酵过程的控制:温度、pH、氧气供应等。
- 发酵产品:酒类、酱油、醋、抗生素等。
5. 生物多样性与保护- 生物多样性的概念:生物种类、基因和生态系统的多样性。
- 生物多样性的价值:生态价值、经济价值、文化价值。
- 生物多样性的保护措施:就地保护、迁地保护、法律法规等。
二、生物选修二知识点总结1. 生态系统的结构与功能- 生态系统的组成:生产者、消费者、分解者和非生物物质与能量。
- 生态系统的功能:物质循环、能量流动。
- 生态系统的稳定性:抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
2. 人口与环境- 人口增长对环境的影响:资源消耗、环境污染、生物多样性减少。
- 可持续发展的概念:满足当代人需求的同时不损害后代人满足需求的能力。
- 可持续发展的策略:节能减排、绿色经济、循环利用等。
3. 能源与资源的利用- 可再生能源:太阳能、风能、水能等。
- 非可再生能源:石油、煤炭、天然气等。
- 资源的合理利用与节约:循环经济、绿色建筑、节能减排等。
4. 环境污染与治理- 环境污染的类型:水污染、大气污染、土壤污染等。
生物高中生物选修1知识点总结一、绪论1. 生物技术的定义与分类生物技术是指利用生物学原理和方法,对生物体及其组分进行操作、改造和利用的技术。
生物技术主要包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等。
2. 生物技术发展简史生物技术的发展经历了传统生物技术和现代生物技术两个阶段。
传统生物技术主要包括酿造、发酵等;现代生物技术则以基因工程、细胞工程等为核心。
二、基因工程1. 基因工程的原理与方法基因工程是通过分子生物学的方法,将目的基因从一个生物体转移到另一个生物体中,使之产生新的遗传特性。
基因工程的基本步骤包括:目的基因的获取、基因载体的选择与构建、受体细胞的转化、转化细胞的筛选与鉴定。
2. 基因表达载体的构建基因表达载体是基因工程中用于携带目的基因并将其导入受体细胞的工具。
常用的基因表达载体有质粒、噬菌体、病毒等。
3. 基因工程的应用基因工程在农业、医药、环保等领域具有广泛的应用。
例如:转基因作物、转基因动物、基因治疗等。
三、细胞工程1. 细胞工程的基本技术细胞工程是指利用细胞生物学原理和方法,对细胞进行操作、改造和利用的技术。
细胞工程的基本技术包括:细胞培养、细胞融合、细胞拆合等。
2. 动物细胞工程动物细胞工程主要包括动物细胞培养、细胞融合、细胞拆合等技术。
动物细胞工程在制备单克隆抗体、生产疫苗等方面具有重要作用。
3. 植物细胞工程植物细胞工程主要包括植物组织培养、原生质体融合等技术。
植物细胞工程在植物繁殖、遗传改良等方面具有广泛应用。
四、发酵工程1. 发酵工程的原理发酵工程是利用微生物的代谢活性,在生物反应器中进行大规模生产的技术。
发酵工程的原理主要包括:微生物的代谢、发酵条件优化、生物反应器设计等。
2. 发酵过程的主要参数发酵过程中,需要关注的主要参数有:温度、pH、溶氧、搅拌速度、发酵液浓度等。
3. 发酵工程的应用发酵工程在食品、饮料、医药、环保等领域具有广泛应用。
例如:啤酒生产、抗生素生产、生物燃料生产等。
高中生物选修三现代生物技术专题全套教学案含单元检测专题一基因工程本专题包括基因工程的发展过程;DNA重组技术的基本工具;基因工程的基本操作程序;基因工程的应用;蛋白质工程的崛起等部分。
b5E2RGbCAP基因工程是一门20世纪70年代以来新兴的生物科学与工程技术相结合的科学。
也叫DNA重组技术。
它是按照人类的意愿,将某种基因有计划地转移到另一种生物中去的新技术。
现已成为生命科学中发展最快、最前沿的学科,有关生物工程的内容,己成为近几年生物高考的热点内容。
其中基因工程的操作工具和基因工程操作的基本步骤以及基因工程的成果及应用前景将是近年命题的新热点plEanqFDPw基因工程操作的三种基本工具,四项基本操作程序等内容将成为考查学生分析综合问题能力的材料;另外,针对生物工程在医药、食品、农林等高新技术产业中的应用,运用有关的生物知识指导生产和实践,对有关的生产方案、生产过程进行分析、综合评价,这也是高考的另一热点。
有关基因工程的备考,今后高考中可能涉及到本考题的热点问题,有如下几个方面:DXDiTa9E3d1•基因工程的基本步骤:目的基因的获取、基因表达运载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因表达的检测与鉴定几个步骤。
RTCrpUDGiT2•转基因技术的应用:(1)转基因动植物,如抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂,抗倒伏的植物;产肉、产蛋量高、生长快、耐粗饲料的动物;此外,转基因动物为人类异体器官移植提供了可能。
(2)基因药物:如人造胰岛素、人造生长激素、溶血栓的尿激酶原等。
(3)基因治疗:美国对复合型免疫缺陷症的治疗;糖尿病的治疗:许多科学家希望利用基因工程手段将正常的合成胰岛素基因导入患者体内,并准确表达,以此来修复或替代失去正常功能的胰岛B细胞,从而维持机体血糖平衡。
(4)利用遗传工程培养转基因固氮绿色植物的展望。
地球上的固氮途径有三条:生物固氮、工业固氮、高能固氮。
其中,生物固氮是植物可利用氮的主要来源。
基因工程高三知识点基因工程是现代生物学中的一项重要技术,通过改变生物体的遗传物质(DNA)来创造新的基因组合或改变生物体的性状。
在高中生物学课程中,学生需要掌握基因工程的基本原理、应用以及相关的伦理和社会问题。
以下是基因工程的一些高三知识点。
一、基因工程的基本原理基因工程是利用DNA技术改变生物体的遗传信息,主要包括以下几个步骤:1. DNA提取:从感兴趣的生物体中提取DNA,通常使用PCR 技术扩增目标DNA片段。
2. DNA剪切:利用限制酶切割目标DNA,产生特定的切口。
3. DNA连接:将DNA片段连接到载体DNA上,形成重组DNA。
4. DNA转化:将重组DNA导入目标细胞中,使其具有新的遗传特性。
5. PCR扩增:使用聚合酶链反应扩增目标DNA的数量。
二、基因工程的应用领域1. 农业领域:基因工程可以用于改良作物,包括提高抗病虫害能力、增加产量、提高品质等。
2. 医学领域:基因工程可以用于制备重组蛋白药物,如胰岛素、生长激素等。
3. 环境领域:基因工程可以用于环境修复,包括通过基因修复技术降解污染物。
4. 科研领域:基因工程可以用于基因功能研究、疾病模型建立等。
三、基因工程的风险与伦理问题1. 生物安全风险:基因工程可能导致基因剥离和转基因生物的释放,风险包括基因污染、基因流动等。
2. 伦理问题:基因工程涉及到修改生物的基因组,可能引发对自然与人类的伦理关切,如人类基因改造、人类克隆等。
四、国际和国内基因工程的监管措施1. 国际监管:1992年生物安全议定书规定,转基因生物的跨国转运需要进行风险评估和合格证明。
2. 国内监管:我国设立了生物安全管理委员会,建立了转基因食品的安全管理体系。
五、基因工程的前景与挑战基因工程作为一种重要的生物技术,将会继续在农业、医学、环境等领域发挥重要作用。
但同时也面临着风险与挑战,需要加强监管、推动科学研究和公众教育。
总结:基因工程作为现代生物学的重要分支,已经在农业、医学、环境等领域取得了巨大的进展和应用。
1.基因工程(DNA重组技术/基因拼接技术)
基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,因此又叫做DNA重组技术或基因拼接技术。
重组技术的基本工具
①、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)
A、作用——限制性核酸内切酶能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并在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
B、限制性内切酶的切割方式:①在中心轴线两侧将DNA切开,切口是黏性末端。
②沿着中心轴线切开DNA,切口是平末端。
大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别GAATTC序列,SmaI识别CCCGGG序列:
他们识别的核苷酸序列不同,但是切点都是在G↓C之间。
C、比较有关的DNA酶
(1)DNA水解酶:能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸,彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基
(2)DNA解旋酶:能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链,作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。
注意:使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外,在适当的高温(如94℃)、重金属盐的作用下,也可使DNA解旋。
(3)DNA聚合酶:能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。
(4)DNA连接酶:是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。
注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。
②.DNA连接酶——“分子缝合针”
(1)DNA连接酶的分类:(大肠杆菌)连接酶和T4DNA(T4噬菌体)连接酶。
(2)作用及作用部位:连接酶作用于黏性末端被切开的磷酸二酯键,T4DNA连接酶作用于黏性末端和平末端被切开的磷酸二酯键(平末端较弱)。
③.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)分子运载车的分类:①质粒:常存在于原核细胞和酵母菌中,是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子,独立于拟核之外。
②病毒:常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等。
(2)运载体使用的目的:①是用它做运载工具,将目的基因转运到宿主细胞中去。
②是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
(3)作为运载体必须具备的条件:①在宿主细胞中保存下来并大量复制②有多个限制性内切酶切点③有一定的标志基因,便于筛选
3.基因工程的基本操作程序
目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
一、基因的结构:
基因是有遗传效应的DNA片段(注:RNA病毒为RNA),分为编码区和非编码区。
编码区:能转录出mRNA,原核生物中也就是能编码蛋白质的区段
非编码区:不能转录出mRNA,也不能编码蛋白质的区段
(1)原核细胞基因的结构
非编码区中存在调控遗传信息表达的核苷酸序列:
①编码区上游的RNA聚合酶结合位点,即启动子,可控制RNA聚合酶的结合。
RNA 聚合酶是一种蛋白质,能识别并结合调控序列中的结合位点,能催化DNA转录为RNA ②编码区下游有终止子,可控制RNA聚合酶的停止、脱落。
(2)真核细胞基因的结构
二基因工程的基本操作程序
1、目的基因的获取:
A目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因,目前被广泛提取使用的目的基因有:苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因(抗病毒、抗细菌)、人胰岛素基因等。
B获得目的基因的方法
(1)从基因文库中获取目的基因:
基本概念的理解:
①将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库。
②将某种生物体内的DNA全部提取出来,选用适当的限制酶,将DNA切成一定范围大小的DNA片段,然后将这些片段分别与载体连接起来,导入受体菌的群体中储存,每个受体菌都含有了一段不同的DNA片段。
这个群体包含了这种生物的所有基因。
这种基因文库叫基因组文库。
③有些基因文库比较小,只包含了一种生物的一部分基因,这种基因文库叫做部分基因文库,如cDNA文库(用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA(也叫cDNA)片段,与载体连接后储存在一个受体菌群中,这个受体菌群体叫做这种生物cDNA文库。
)
怎样提取:
根据目的基因有关信息,例如,根据基因的核苷酸序列,基因的功能,基因在染色体的位置,基因的转录产物mRNA以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。
⑵利用PCR技术扩增目的基因:
原理:DNA双链复制的基本原理
前提:一段已知目的基因的核苷酸序列,根据这一序列合成引物。
条件:a..四种脱氧核苷酸
的两条链为模板
c.热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
d.一对引物(一小段单链DNA或RNA,一般20~30个碱基,能与DNA母链的
一段碱基序列互补配对)
e.温度控制和缓冲液
PCR技术扩增过程:
a、DNA变性(90℃-95℃):双链DNA模板在热作用下,氢键断裂,形成单链DNA
b、复性(55℃-60℃):系统温度降低,引物与DNA模板结合,形成局部双链
c、延伸(70℃-75℃):在Taq酶的作用下,合成与模板互补的DNA链
⑶人工合成:
①反转录法:以目的基因转录成的信使RNA为模板,反转录成互补的单链DNA,然后在酶的作用下合成双链DNA,从而获得所需的基因。
目的基因转录成的mRNA 单链DNA双链DNA(目的基因)
②根据已知的氨基酸序列合成DNA法:
蛋白质中氨基酸的序列mRNA中的碱基序列DNA碱基序列目的基因目的基因
2.基因表达载体的构建:→基因工程的核心
⑴.目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在;可以遗传给下一代;使目的基因能够表达和发挥作用。
:
⑵.基因表达载体的构成:
目的基因
启动子:位于基因首端,RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动转录基因
终止子:位于基因尾端,使转录在所需要的地方停下来
标记基因:鉴别受体细胞中是否含有目的基因
⑶.方法:同种限制酶分别切割载体和目的基因,再用DNA连接酶把两者连接。
目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)
3.将目的基因导入受体细胞:
(1)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。
(2)常用的受体细胞:动植物细胞(受精卵)、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等
(3)方法:
4.目的基因的检测与鉴定:
基因工程的应用:
1.动物基因工程:动物感受器(乳腺反应器、膀胱反应器)
2.植物基因工程:抗虫棉(Bt毒蛋白基因—苏云金芽孢杆菌)
3.基因诊断
4.基因治疗
蛋白质工程:(生产自然界中没有的蛋白质)
预期蛋白质功能——设计蛋白质分子结构——推测氨基酸序列——推测脱氧核苷酸序列——合成DNA——表达相应蛋白质。