人教版高中-生物課堂筆記--生物選修3筆記

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1、-生物選修三知識點基因工程的誕生（三個理論和三個技術(shù)）：基因工程是在生物化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，正是這些學(xué)科的基礎(chǔ)理論和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程，具體有三大理論發(fā)現(xiàn)和三個技術(shù)突破。1)理論基礎(chǔ)：DNA是遺傳物質(zhì)；DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制；遺傳密碼的通用性和遺傳信息傳遞的方式；2)技術(shù)基礎(chǔ)：限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)與DNA的切割；DNA連接酶的發(fā)現(xiàn)與DNA片段的連接；基因工程載體的構(gòu)建與應(yīng)用l理論上的三大發(fā)現(xiàn)⑴、發(fā)現(xiàn)了遺傳物質(zhì)——DNA1944年，艾弗里（O.T.Avery）的肺炎雙球

2、菌轉(zhuǎn)化實驗⑵、揭示了遺傳物質(zhì)的分子機制：DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.Crick）的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、半保留復(fù)制圖，獲1958年諾貝爾獎。⑶、確立了遺傳信息的傳遞方式：以密碼形式傳遞1963年，美國尼倫伯格（M.W.Nirenberg）和馬太（H.Matthaei）確立了遺傳信息以密碼形式傳遞，破譯了編碼氨基酸的遺傳密碼(3個核苷酸=1個密碼子=1個aa)。l技術(shù)上的三大突破⑴、世界上第一個重組DNA實驗：實現(xiàn)不同來源DNA的體外重組1972年斯坦福大學(xué)化學(xué)家

3、伯格（P.Berg）借助內(nèi)切酶和連接酶將猴病毒SV40的DNA和大腸桿菌λ噬菌體的DNA在試管中連接在了一起，第一次成功地實現(xiàn)了DNA的體外重組。⑵、第一個基因克隆實驗：重組DNA表達(dá)實驗，是世界上第一個基因工程實驗1973年美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家科恩（S.Cohen）將體外構(gòu)建的含有四環(huán)素和卡那霉素抗性基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌，獲得了具有雙抗性的大腸桿菌轉(zhuǎn)化子，成功完成了第一個基因克隆實驗。是基因工程誕生的標(biāo)志。⑶、第一個真核基因在原核生物中的表達(dá)：第一次實現(xiàn)了異源真核基因在原核生物中的表達(dá)1974年，科恩（S

4、.Cohen）和博耶（H.Boyer）將非洲爪蟾編碼核糖體基因的DNA片斷同pSC101質(zhì)粒重組，并導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞，結(jié)果表明動物基因已進(jìn)入大腸桿菌并轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA產(chǎn)物，第一次實現(xiàn)了異源真核基因在原核生物中的表達(dá)。專題1?基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。（一）基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶

5、（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。（3）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：粘性末端（EcoRI酶）和平末端(SmaI酶)。2.“分子縫合針”——DNA連接酶(1)兩種DNA連接酶（E·coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。②區(qū)別：E·coliDNA連接酶來源于T4噬菌體，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的

6、磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。(2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。3.“分子運輸車”——載體（1）載體具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。（2）最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細(xì)菌

7、染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。（3）其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.目的基因是指：編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法_和化學(xué)合成法_。①從基因文庫(基因組文庫或cDNA文庫)中獲取②人工合成目的基因:常用的方法有化學(xué)合成法和反轉(zhuǎn)錄法。3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制（2）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合

8、到互補DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建（最核心步驟）1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標(biāo)記基因（1）啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的