高中生物选修3主要涉及的是基因工程的相关知识,这一领域是现代生物科技的核心,涉及到生命科学的基础理论和实际应用。基因工程是通过人为操纵生物的遗传物质DNA,来改变生物的性状,创造新的生物类型和产品。以下是基因工程的一些关键知识点:
1. **基因工程的概念**:基因工程是通过体外DNA重组技术和转基因技术,按照人类的需求设计并改变生物的遗传特性。它主要在DNA分子水平上进行,因此也被称为DNA重组技术。
2. **基因工程的原理**:主要基于基因重组,即对DNA分子进行切割、拼接和转移,以改变生物的遗传信息。
3. **基因工程的基本工具**:
- **限制性核酸内切酶(限制酶)**:这是基因工程中的“分子手术刀”,能识别特定的DNA序列并切割DNA,产生黏性末端或平末端。
- **DNA连接酶**:被称为“分子缝合针”,能将被限制酶切割的DNA片段连接起来,形成磷酸二酯键。E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶是两种常见的类型,前者只能连接黏性末端,后者能连接黏性和平末端,但效率较低。
- **载体**:是“分子运输车”,通常是经过改造的质粒、λ噬菌体的衍生物或动植物病毒,它们能在受体细胞中复制并携带外源DNA。
4. **基因工程的基本操作程序**:
- **目的基因的获取**:目的基因可以是编码蛋白质的结构基因,通过直接分离或人工合成(如反转录法和化学合成法)获取。PCR技术可用于大量扩增目的基因。
- **基因表达载体的构建**:构建含有目的基因、启动子、终止子和标记基因的重组DNA,其中启动子和终止子分别控制基因的转录开始和结束,标记基因用于筛选含目的基因的细胞。
- **将目的基因导入受体细胞**:包括转化过程,如农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等,以及显微注射技术等,将重组DNA导入目标细胞。
- **目的基因的检测和表达**:检测手段包括DNA分子杂交、分子杂交和抗原-抗体杂交等,确保目的基因成功插入、转录和翻译。
以上内容涵盖了基因工程的基本概念、原理、工具以及操作步骤,是高中生物选修3的重要学习内容,对于理解现代生物科技及其应用有着关键作用。通过学习这部分知识,学生可以深入理解生物遗传信息的操纵和生物技术的发展,为未来在生物医学、农业、环境保护等领域的工作奠定基础。