届人教版一轮复习选修1选修3第1讲基因工程 教案Word格式.docx

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③结果：

产生黏性末端或平末端。

（2）DNA连接酶

（3）载体

①

②其他载体：

λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。

（1）切割目的基因和载体时用同一种限制酶的目的是产生相同的黏性末端。

（2）将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。

1．限制酶

（1）识别序列的特点：

呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如

，以中心线为轴，两侧碱基互补对称；

以

为轴，两侧碱基互补对称。

（2）切割后末端的种类

2．限制酶和DNA连接酶的关系

（1）限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。

（2）限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。

（3）DNA连接酶起作用时，不需要模板。

3．载体的作用

（1）目的

①目的基因稳定存在且数量可扩大。

②可携带多个或多种外源基因。

③便于重组DNA的鉴定和选择。

（2）作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。

（3）利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。

视角1结合基因工程的过程考查三种操作工具

1．（2016·

全国丙卷）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性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EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的）。

图（a）

图（b）

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）经BamHⅠ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子，如图（c）所示。

这三种重组子中，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____________________________________

图（c）

（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有________和________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是________。

【解析】　

（1）由题图可知，BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制性内切酶的共同识别序列是

，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamHⅠ酶切得到的目的基因可以与图（b）所示表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。

（2）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。

图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。

（3）常见的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。

【答案】　

（1）Sau3AⅠ　两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端　

（2）甲和丙　甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录（其他合理答案可酌情给分）

（3）E.coliDNA连接酶　T4DNA连接酶　T4DNA连接酶（其他合理答案可酌情给分）

2．（2012·

新课标全国卷）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。

（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：

AATTC……G

　　　　　G……CTTAA

为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是________________。

（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。

（4）反转录作用的模板是________，产物是________。

若要在体外获得大量反转录产物，常采用________技术。

（5）基因工程中除质粒外，________和________也可作为运载体。

（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是________________________________________

【解析】　限制性内切酶切割DNA分子形成的末端通常有两种，即黏性末端和平末端。

为使运载体和目的基因连接，二者必须具有相同的黏性末端，因而当使用除EcoRⅠ之外的其他酶进行切割时，应该产生相同的黏性末端。

DNA连接酶的来源有两个：

一是大肠杆菌，二是T4噬菌体。

反转录是由RNA形成DNA的过程，获得大量反转录产物时常用PCR扩增技术。

基因工程常用的运载体是质粒，除此以外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。

如果用大肠杆菌作受体细胞，必须用钙离子处理，使其处于感受态（此状态吸收外源DNA的能力增强）。

【答案】　

（1）黏性末端　平末端　

（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同　（3）大肠杆菌　T4　（4）mRNA（或RNA）　cDNA（或DNA）　PCR　（5）噬菌体　动植物病毒　（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱

几种酶的比较

比较项目

限制酶

DNA连接酶

DNA聚合酶

解旋酶

作用底物

DNA分子

DNA分子片段

脱氧核苷酸

作用部位

磷酸二酯键

碱基对间的氢键

形成产物

有黏性末端或平末端的DNA片段

形成重组DNA分子

新的DNA分子

形成单链DNA

考点二|基因工程的操作程序及应用

1．基因工程的操作程序

（1）目的基因的获取

①目的基因：

主要指编码蛋白质的基因，也可以是一些具调控作用的因子。

②方法

（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构建过程

（3）将目的基因导入受体细胞

①转化：

目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

②常用方法（连线）：

受体细胞　　　　　导入方法

Ⅱ植物细胞　　　　　　　

Ⅲ微生物细胞　　　　　　e．花粉管通道法

【提示】　Ⅰb　Ⅱa、c、e　Ⅲd

（4）目的基因的检测与鉴定

方法

检测或鉴定目的

水平

DNA分子杂交技术

检测目的基因的有无

分子水平

分子杂交技术

目的基因是否转录

抗原－抗体杂交

目的基因是否翻译

抗虫或抗病接种实验

是否具有抗虫抗病特性

个体水平

2.基因工程的应用

技术名称

应用

植物基因工程

培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质

动物基因工程

提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作器官移植的供体

基因治疗

把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥作用，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗

1．基因表达载体的构建过程

（1）一般情况下，用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段，有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。

（2）基因表达载体的构建在体外进行。

（3）常见的标记基因有：

固氮基因、抗生素抗性基因、色素基因等，其作用是鉴定和筛选含目的基因的受体细胞。

2．将目的基因导入受体细胞的转化过程

生物种类

植物细胞

动物细胞

微生物细胞

转化过程

将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA上→表达

将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物

Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子

3.目的基因的检测与鉴定

1．目的基因的插入位点不是随意的，基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。

2．基因工程操作过程中只有第三步（将目的基因导入受体细胞）没有碱基互补配对现象。

3．农杆菌转化法原理：

农杆菌易感染植物细胞，并将其Ti质粒上的TDNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。

4．乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较

乳腺生物反应器

工程菌

基因结构

动物基因的结构与人类基因的结构基本相同

细菌和酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异

基因表达

合成的药物蛋白与天然蛋白质相同

细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器，产生的药物蛋白可能没有活性

受体细胞

动物的受精卵

导入目的基因的方式

显微注射法

感受态细胞法

生产条件

不需严格灭菌，温度等外界条件对其影响不大

需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件

药物提取

从动物乳汁中提取

从微生物细胞中提取

视角1基因工程的原理及应用

1．（2014·

海南高考）下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。

据图回答：

（1）获得A有两条途径：

一是以A的mRNA为模板，在________酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在__________的作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；

二是根据目标蛋白质的________序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的________序列，再通过化学方法合成所需基因。

（2）利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有________、________、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。

（3）由A和载体B拼接形成的C通常称为________。

（4）在基因工程中，常用Ca2＋处理D，其目的是______________。

【解析】　

（1）利用逆转录法合成目的基因的过程是：

以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；

根据蛋白质工程合成目的基