高考生物 专题1 基因工程 新人教版选修3
2022生物现代生物科技专题第1讲基因工程教案3
202213
- 1 - 第1讲 基因工程
1.基因工程的诞生(Ⅰ）
2.基因工程的原理及技术（含PCR技术）(Ⅱ）
3。基因工程的应用(Ⅱ）
4.蛋白质工程（Ⅰ） 1。基因的结构与功能（生命观念)
2。基因工程的操作流程图及蛋白质的流程图等(科学思维）
3。基因工程的应用和蛋白质工程(科学探究）
4.正确看待转基因生物与环境安全问题（社会责任）
考点一 基因工程的基本工具及基本程序
1．基因工程的概念
（1)概念：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。
(2)优点
①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。
2．基因工程的基本工具 202213
- 2 - （1）限制性核酸内切酶(简称限制酶）。
①来源：主要来自原核生物。
②特点：具有专一性，表现在两个方面：
识别——双链DNA分子的某种特定核苷酸序列.
切割-—特定核苷酸序列中的特定位点。
③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
④作用结果
错误!—错误!
（2）DNA连接酶
种类 E·coli_DNA连接酶 T4DNA连接酶
来源 大肠杆菌 T4噬菌体
特点 缝合黏性末端 缝合黏性末端和平末端
作用 缝合双链DNA片段，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键
(3)载体
①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
②质粒的特点错误!
③运载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
3．基因工程的基本操作程序 202213
- 3 - （1)目的基因的获取
①从基因文库中获取
②人工合成错误!
③利用PCR技术扩增
（2）基因表达载体的构建—-基因工程的核心
①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。
②基因表达载体的组成
(3）将目的基因导入受体细胞
高中生物 1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序课后习题 新人教版选修3
1.2基因工程的基本操作程序
课时演练·促提升
1.下列获取目的基因的方法中需要模板的是( )
①从基因文库中获取目的基因 ②利用PCR技术扩增目的基因 ③反转录法 ④通过DNA合成仪利用化学方法直接人工合成DNA
A.①②③④ B.①②③
C.②③④ D.②③
解析:PCR技术利用的是DNA双链复制原理。即将DNA双链之间的氢键打开,变成单链DNA,需要以每条单链DNA作为模板。反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板,在逆转录酶的作用下,先反转录形成互补的单链DNA,再合成双链DNA。①④则均不需要模板。
答案:D
2.下列关于基因文库的说法,错误的是( )
A.可分为基因组文库和部分基因文库
B.cDNA文库属于部分基因文库
C.基因组文库的基因在不同物种之间均可进行基因交流
D.同种生物的cDNA文库基因数量较基因组文库基因数量少
解析:基因组文库只有部分基因能够在不同物种之间进行交流。
答案:C
3.聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述30多次循环:90~95 ℃使模板DNA变性、解链→55~60 ℃复性 (引物与DNA模板链结合)→70~75 ℃引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述,不正确的是( )
A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现
B.复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的
C.延伸过程中需要热稳定DNA聚合酶催化不同核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键
D.PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高
解析:延伸过程需要四种脱氧核苷酸为原料,因此会在脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。
答案:C
4.下列有关PCR技术的说法,不正确的是( )
A.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术
B.PCR技术的原理与DNA复制的原理不同
2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序含答案
2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序第2节 基因工程的基本操作程序
第1课时 目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建
课程内容标准 核心素养对接
1.阐明基因工程的原理和基本操作程序。
2.尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。 1.科学思维——对基因工程的基本程序有整体的认识。
2.科学探究——能复述PCR技术的原理和基本过程，了解扩增目的基因的方法。
知识点1 目的基因的筛选与获取
1.筛选合适的目的基因
2.获取目的基因的方法
3.利用PCR获取和扩增目的基因
（1）PCR的含义：PCR是聚合酶链式反应的缩写，它是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
（2）条件：一定的缓冲溶液（一般要添加Mg2＋）、DNA模板、分别与两条模板链结合的2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶以及能自动调控温度的仪器。
（3）过程
（4）PCR产物的鉴定：常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定。
知识点2 基因表达载体的构建
1.构建基因表达载体的目的
（1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代。
（2）使目的基因能够表达和发挥作用。
2.基因表达载体的组成
3.基因表达载体的构建过程
（1）首先用一定的限制酶切割载体。
（2）然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段。
（3）再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处（如图所示）。
（1）目的基因一定是编码蛋白质的基因（×）
（2）DNA聚合酶能够从引物的5′端开始连接脱氧核苷酸（×）
（3）每一次循环后目的基因的量可以增加一倍，呈指数形式扩增（√）
（4）真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反应缓冲溶液中一般要添加Mg2＋（√）
（5）PCR过程不需要解旋酶（√）
专题1 基因工程-2021年高考生物选修3知识点归纳(解析版)
第 1 页 共 27 页 专题 1 基因工程
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过___基因拼接_和_DNA重组_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_转基因技术_。科技探索之路 基础理论和技术的发展催生了基因工程。
20 世纪中叶，基础理论取得了重大突破
●DNA 是遗传物质的证明
1944 年，艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验，不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了___DNA是主要遗传物质_。
●DNA 双螺旋结构和中心法则的确立
1953 年，沃森和克里克建立了___DNA双螺旋结构___模型。
1958 年，梅塞尔松和斯塔尔用实验证明_DNA复制的方式-----半保留复制原则。随后不久确立的中心法则，解开了 DNA
复制、转录和翻译过程之谜，阐明了遗传信息流动的方向。
●遗传密码的破译
1963 年，尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码。
1966 年，霍拉纳用实验证实了尼伦伯格提出的遗传密码的存在。这些成果不仅使人们认识到，自然界中从微生物到人类共用一套遗传密 第 2 页 共 27 页 码_，而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。技术发明使基因工程的实施成为可能。
●基因转移载体的发现
1967 年，罗思和赫林斯基发现细菌拟核 DNA 之外的质粒有_自我复制_能力，并可以在_细菌细胞间转移，这一发现为基因转移找到了一种运载工具。
●工具酶的发现
1970 年，阿尔伯、内森斯，史密斯在细菌中发现了第一个限制性内切酶（简称限制酶）后，20 世纪 70 年代初相继发现了多种限制酶和连接酶，以及逆转录酶，这些发现为 DNA 的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。
●DNA 合成和测序技术的发明
自 1965 年，桑格发明氨基酸序列分析技术后，1977 年，科学家又发明了 DNA 序列分析的方法，为基因序列图的绘制提供了可能，之后，DNA 合成仪的问世又为引物、探针和小分子DNA基因的获得提供了方便。
(完整版)人教版高中生物课堂笔记--生物选修3
生物选修三知识点
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_。
人教版高中生物选择性必修第3册 基因工程 基因工程(5)
第1页 共3页 教案
教学基本信息
课题 基因工程的应用
学科 生物学 学段：高中 年级 高二
教材 书名：生物选修3现代生物科技专题出版社：人民教育出版社出版日期：2月
教学目标及教学重点、难点
教学目标
1.通过对转基因实例的分析，进一步树立结构与功能相统一的基本观点。（生命观念）
2.通过对基因工程应用于不同领域的分析，体会科学研究的思路。（科学思维）
3.通过学习与生活实际密切相关的前沿科技，探讨科学与技术的关系及对生产生活、社会的影响。（社会责任）
4.通过转基因安全性的讨论，认同并选择科学、客观、理性的价值观，主动向家人或邻里宣传。（社会责任）
教学重点
基因工程在农牧业、食品、环保以及医药领域的应用。
教学难点
1.理解CAR-T、CRISPR/Cas等前沿科技的基本原理
2.体会基因工程在各领域的改造思路。
教学过程(表格描述)
第2页 共3页 教学环节 主要教学活动 设置意图
环节1
环节2
环节3
环节4
环节5 基因工程在农牧业领域的应用，从提高产品产量和品质两方面分别予以举例分析。
基因工程在食品领域的应用，从生产食品添加剂和制造食物两方面分别予以举例说明。
基因工程在环保领域的应用，从生产清洁能源和治理环境污染两方面分别予以举例说明。
基因工程在医药领域的应用，从生物制药、异种器官移植、疾病动物模型、基因治疗等方面分别予以举例说明。
讨论转基因产品的安全性。 通过农牧业领域丰富的转基因产品，学生体会到转基因技术应用的诱人前景。
通过食品领域的介绍，学生体会到基因工程技术与生活密切联系。
通过环保领域的介绍，学生体会科学研究思路。
通过医药领域的介绍，学生体会前沿科技，了解当前基因工程技术的基本原理
通过对转基因产品安全性
第3页 共3页 的讨论，能不听信谣言，学会科学客观合理地看待转基因。
人教版高中生物选修三练习：专题1 第1节 DNA重组技术的基本工具 含解析
人教版高中生物选修三
- 1 - 专题一 第一节
一、选择题
1．基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是( C )
A．目的基因 限制酶 载体 受体细胞
B．重组DNA RNA聚合酶 限制酶 连接酶
C．工具酶 目的基因 载体 受体细胞
D．模板DNA mRNA 质粒 受体细胞
[[解析]] 基因工程是把供体生物的基因(目的基因)导入受体(细胞)，并使其成功表达，以使受体获得新的遗传特性的过程。因此该过程需要有目的的基因、受体细胞及其工具(工具酶和载体)。
2．切取动物控制合成生长激素的基因，注入鲇鱼受精卵中，与其DNA整合后产生生长激素，从而使鲇鱼比同种正常鱼增大3—4倍。此项研究遵循的原理是( B )
A．基因突变 B．基因重组
C．细胞工程 D．染色体变异
[[解析]] 将动物控制合成生长激素的基因注入鲇鱼受精卵中，通过DNA复制、转录、翻译合成特定的蛋白质，表现出特定的性状，此方法依据的原理是基因重组。
3．下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是( C )
A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶
B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶
D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶
[[解析]] 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裂，形成黏性末端或平末端；DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；解旋酶能使DNA分子双螺旋结构解开，氢键断裂；所以①处是解旋酶作用部位，②处是限制酶作用部位，③处是DNA连接酶作用部位。 人教版高中生物选修三
- 2 - 4．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列是什么( D )
高考复习：人教版高中生物选修三现代生物技术专题一《基因工程》经典例题创新应用训练含答案解析
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： DXDiTa9E3d
1•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。 RTCrpUDGiT
2•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。固氮生物在农业生产及氮循环中的作用。在氮循环中有特殊作用的几种微生物，要总结其 作用。在学习生物固氮在自然界中的意义时，要明确生物固氮是植物可利用氮的重要来源，对氮循环与碳 循环加以比较，认识这两种物质循环的差异；同时，应具体分析氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生 态系统中的地位。利用遗传工程培养基因固氮绿色植物有重要应用价值，这也是生物高考命题的一个方面。
高中生物选修3《现代生物科技专题》知识梳理
高中生物选修3《现代生物科技专题》知识梳理
本文将对高中生物选修3《现代生物科技专题》进行知识梳理，主要涉及基因工程、细胞工程、胚胎工程和蛋白质工程等内容。
一、基因工程
基因工程是一种对DNA进行操作的技术，其基本原理是利用限制性内切酶将外源基因切成片段，再通过连接酶将其与载体DNA结合，进而将目的基因导入受体细胞中。基因工程的应用非常广泛，涉及到医药、农业、工业等领域。例如，利用基因工程生产药物、改良作物、制造化学品等。
二、细胞工程
细胞工程是一种通过对细胞进行操作的技术，包括培养、融合、转化等。其中，培养细胞是细胞工程的基础，通过培养细胞可以获得大量的细胞样本。此外，细胞融合也是细胞工程的重要技术，通过该技术可以获得异源细胞。细胞工程在医药、农业、工业等领域也有广泛应用，例如，利用细胞工程生产疫苗、改良作物、制造细胞培养物等。
三、胚胎工程
胚胎工程是一种对早期胚胎进行操作的技术，包括超数排卵、胚胎移植、胚胎克隆等。其中，超数排卵是胚胎工程的基础，通过该技术可以获得大量的早期胚胎。此外，胚胎移植也是胚胎工程的重要技术，通过该技术可以将早期胚胎移植到代孕母亲体内。胚胎工程在农业、畜牧业等领域也有广泛应用，例如，利用胚胎工程生产优良品种家畜、克隆珍稀动物等。
四、蛋白质工程
蛋白质工程是一种通过对蛋白质进行操作的技术，包括蛋白质合成、蛋白质修饰等。其中，蛋白质合成是蛋白质工程的基础，通过该技术可以合成各种蛋白质。此外，蛋白质修饰也是蛋白质工程的重要技术，通过该技术可以改变蛋白质的化学性质、生物学性质等。蛋白质工程在医药、农业、工业等领域也有广泛应用，例如，利用蛋白质工程生产药物、改良作物、制造酶等。
综上所述，高中生物选修3《现代生物科技专题》主要涉及基因工程、细胞工程、胚胎工程和蛋白质工程等内容。这些技术不仅在学术研究领域具有重要意义，而且在各个领域得到了广泛的应用。随着科学技术的发展，这些技术将会不断改进和完善，为人类带来更多的福祉。
2013届高三生物一轮复习章节检测试题：专题1 基因工程(新人教版选修3)
1 选修三 专题1
1．萤火虫发光是体内荧光素酶催化一系列反应所产生的现象。如果荧光素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的惟一来源是从萤火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入到大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列有关问题：
(1)在此转基因工程中，目的基因是________，具体操作过程中下图所示的黏性末端是由________种限制性核酸内切酶作用产生的。
(2)在上述过程中需要多种酶的参与，其中包括限制性核酸内切酶、DNA聚合酶和________等。
(3)将此目的基因导入到大肠杆菌体内需要载体的帮助。下列各项是选取载体时必须考虑的是________(多选)。
A．能够在宿主细胞内复制并稳定保存
B．具有特定的限制酶切割位点
C．具有与目的基因相同的碱基片段
D．具有某些标记基因
(4)本实验中将目的基因导入大肠杆菌的载体可以是________(多选)。
A．质粒 B．动物病毒
C．噬菌体 D．植物病毒
(5)在此转基因工程中，将体外重组DNA导入大肠杆菌体内，并使其在细胞内稳定保存和表达的过程称为________。最常用的方法是首先用________处理大肠杆菌，目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)目的基因是否导入受体细胞，用________技术来检测。目的基因是否表达出相应的蛋白质，除了通过大肠杆菌是否发光来确定外，还可以通过________特异性反应来判断。
解析：(1)由题干信息可知，目的基因是荧光素酶基因。图中黏性末端第1、3相同，第2、4相同，因此是由2种限制酶切割而成的。