新届高考生物一轮复习第12单元现代生物科技专题听课学案文档格式.docx
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λ噬菌体的衍生物、 等。
1.限制酶和DNA连接酶的关系
图12-36-1
（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。
2.DNA相关六种酶的比较
名称
作用部位
作用
底物
作用结果
限制酶
磷酸二酯键
DNA
将DNA切成两个或多个片段
连接酶
片段
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
聚合酶
脱氧核
苷酸
以单链DNA为模板,将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
（水解）酶
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
解旋酶
碱基对之
间的氢键
将双链DNA分子局部解旋为单链,形成两条长链
RNA
核糖核
以单链DNA为模板,将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端
1.如图12-36-2为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图,据图回答下列问题:
图12-36-2
（1）a代表的物质和质粒的化学本质都是 ,二者还具有其他共同点,如① ,② （写出两条即可）。
（2）若质粒DNA分子的切割末端为—A—TGCGC,则与之连接的目的基因切割末端应为 ;
可使用 把质粒和目的基因连接在一起。
（3）氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA分子上称为 ,其作用是 。
（4）下列常在基因工程中用作载体的是（ ）
A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因
B.土壤农杆菌环状RNA分子
C.大肠杆菌的质粒
D.动物细胞的染色体
2.[2017·
上海宝山区二模]分析有关基因工程的资料,回答问题。
如图12-36-3为构建某重组质粒的过程示意图。
lacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X-gal,从而使菌落显现出蓝色,若无该基因,菌落则成白色。
图中甲~戊DNA片段只注明了黏性末端处的碱基种类,其他碱基的种类未作注明。
图12-36-3
（1）若酶M特异性识别的DNA碱基序列是
则酶N特异性识别的DNA碱基序列是 。
（2）过程②是将所有片段混合在一起,用 酶拼接可得到不同的重组DNA。
（3）如果只考虑2个片段的组合,那么甲、乙、丁三个片段中能够形成环状DNA的片段组合是 （多选）。
A.甲和乙 B.甲和甲 C.甲和丁 D.乙和乙 E.乙和丁 F.丁和丁
（4）为了筛选含重组质粒的受体菌,应在通用培养基中额外加入 ,培养一段时间,挑选出
色的菌落进一步培养。
原来质粒中,限制酶M和N的酶切位点 。
A.M位于青霉素抗性基因中,N位于lacZ基因中
B.N位于青霉素抗性基因中,M位于lacZ基因中
C.M和N都位于青霉素抗性基因中
D.M和N都位于lacZ基因中
（5）上述目的基因能够在受体细菌中表达,其原因是不同生物 。
A.共用一套DNAB.共用一套RNA
C.共用一套蛋白质D.共用一套密码子
方法技巧 限制酶的选择技巧
（1）根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类。
图12-36-4
①应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择PstⅠ。
②不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶,如图甲不能选择SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点）。
（2）根据质粒的特点确定限制酶的种类。
①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致,以确保产生相同的黏性末端。
②质粒作为载体必须具备标记基因等,所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构,如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因;
如果所选酶的切割位点不是一个,则切割重组后可能丢失某些片段,若丢失的片段含复制起点区,则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。
考点二 基因工程的基本操作程序及PCR技术
1.基因工程的基本操作程序
（1）目的基因的获取
①目的基因:
主要指 的基因,也可以是一些具有 作用的因子。
②获取
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 ,同时使目的基因能够表达和发挥作用。
②基因表达载体的构成
图12-36-5
③构建过程:
图12-36-6
（3）将目的基因导入受体细胞
生物种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用方法
、
受体细胞
体细胞
原核细胞
转化过程
（以农杆菌转化法为例:
）将目的基因插入到Ti质粒的 上→导入农杆菌→侵染植物细胞→整合到受体细胞的 上→表达
基因表达载体
受精卵
发育
新性状个体
处理细胞→ 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
（4）目的基因的检测与鉴定
图12-36-7
2.PCR技术
（1）原理:
DNA复制,即:
双链
单链
图12-36-8
（2）条件
（3）过程与结果
①过程
②结果:
上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了 个DNA分子,随着重复次数的增多,DNA分子就以 的形式增加。
PCR的反应过程都是在 中完成的。
1.基因工程操作的易错点分析
（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到启动子与终止子之间的部位。
（2）启动子（DNA片段）≠起始密码子（RNA）;
终止子（DNA片段）≠终止密码子（RNA）。
（3）基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步,在体外进行。
（4）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,其余三步都有碱基互补配对现象。
2.DNA复制与PCR技术的比较
项目
体内DNA复制
PCR技术
场所
主要在细胞核内
生物体外
酶
DNA聚合酶、解旋酶
热稳定DNA聚合酶（Taq酶）
条件
模板、ATP、常温
模板、ATP、引物链、温度变化（90~95℃→55~60℃→70~75℃）
原料
四种脱氧核苷酸
特点
形成的是整个DNA分子,一个细胞周期只复制一次
短时间内形成含有大量目的基因的DNA片段
角度1 结合实例考查基因工程的基本操作程序
1.人血清蛋白（HSA）具有重要的医用价值。
如图12-36-9是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径,请回答下列问题。
图12-36-9
（1）如果HSA基因序列未知,可以采用 的方法获取该目的基因,为了使该目的基因能够在宿主细胞中复制和稳定保存,通常要先构建 后才能导入宿主细胞。
（2）方框中的“?
”一般选用的生物是 ,为了提高Ⅱ过程的导入成功率,通常用 处理大肠杆菌。
（3）人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性,所以,选择 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）途径获取rHSA更有优势。
（4）为了鉴定宿主细胞中是否产生rHSA,可以用
方法来进行检验。
A.检验HSA基因是否导入
B.检验细胞中是否产生相应的mRNA
C.抗原—抗体杂交
D.检测是否有标记基因
角度2 考查PCR技术的原理与过程
福建南平一模]基因工程在农业中的应用发展迅速,基因可导入农作物中,用于改良该农作物的性状。
通过多重PCR技术可扩增并检测转基因农作物的外源基因成分。
多重PCR技术是在一个PCR反应体系中加入多对引物,针对多个DNA模板或同一模板的不同区域,扩增多个目的基因的PCR技术。
请回答:
（1）我国科学家将Bt毒蛋白基因、鱼的抗冻蛋白基因、控制果实成熟的基因导入农作物,可获得 、 、延熟的转基因作物。
（2）引物是根据 的一段核苷酸序列合成的,每种基因扩增需要一对引物的原因是
。
下表是A、B、C三
种基因的引物,据表分析,引物特异性主要体现在
A基因
引物1
5'
GCTCCTACAAATGCCATCATTGC3'
引物2
GATAGTGGGATTGTGCGTCATCCC3'
B基因
TGAATCCTGTTGCCGGTCTT3'
AAATGTATAATTGCGGGACTCTAATC3'
C基因
CCTTCATGTTCGGCGGTCTCG3'
GCGTCATGATCGGCTCGATG3'
（3）PCR过程中温度从90℃降到55~60℃的目的是
（4）检测人员通过多重PCR技术确定农作物中是否含有A、B、C三种转基因。
将A、B、C三种基因和待测的农作物基因样品进行PCR,扩增后的产物再进行电泳,结果如图12-36-10。
据图分析:
含有三种转基因的农作物是 ,判断依据是
图12-36-10
（5）与PCR技术相比,多重PCR技术的优势有:
a. 。
b. 。
c. 。
考点三 基因工程的应用与蛋白质工程
一、基因工程的应用
1.植物基因工程
抗虫、 、 转基因植物,利用转基因改良植物的品质。
2.动物基因工程
提高动物 、改善畜产品的品质、用转基因动物生产 ,用转基因动物作器官移植的供体。
3.基因工程药物
（1）方式:
利用基因工程培育“ ”来生产药品。
（2）成果:
利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
4.基因治疗
（1）概念:
把 导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。
将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞。
二、蛋白质工程
图12-36-11
基因工程和蛋白质工程的比较
基因工程
蛋白质工程
区别
操作环境
（场所）
操作核心
基因
操作起点
目的基因
预期的蛋白质功能
基本过程
剪切→拼接→导入→表达
确定蛋白质功能→应有的高级结构→应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基序列→改造的蛋白质
实质
定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需要的生物类型或生物产品（基因的异体表达）
定向改造或生产人类所需的蛋白质
生产自然界已存在的蛋白质
生产人类需要的新基因,创造出自然界不存在的蛋白质
联系
蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程,因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,必须通过基因修饰或基因合成实现
角度1 结合基因工程的操作过程考查基因工程的应用
1.[2017·
东北三省三校模拟]马铃薯是重要的经济作物,在基因育种方面取得丰硕成果。
（1）马铃薯是双子叶植物,常用 法将目的基因导入马铃薯的体细胞中。
构建好的基因表达载体基本结构有目的基因、 、 、 、复制原点五部分。
（2）马铃薯易患多种疾病,导致产量下降。
基因工程中常用的抗病基因为 （写一种即可）。
（3）科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯,主要从两个方面进行设计:
①修饰除草剂作用的靶蛋白,使其对除草剂 ,或使靶蛋白过量表达,植物吸收除草剂后仍能正常代谢。
②引入酶或酶系统,使除草剂在发生作用前 。
（4）将目的基因导入受体细胞后,还需对转基因植物进行 。
角度2 考查蛋白质工程的原理与操作
2.[2015·
全国卷Ⅱ]已知生物体内有一种蛋白质（P）,该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。
如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。
回答下列问题:
（1）从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
（2）以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰 基因或合成 基因。
所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括 的复制,以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:
。
（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过 和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
考点四 DNA的粗提取与鉴定
1.原理
（1）溶解度
①DNA与蛋白质在不同浓度的 溶液中溶解度不同。
②DNA不溶于 。
（2）DNA对酶、 和 的耐受性。
（3）鉴定:
DNA+ 试剂
。
2.实验步骤
实验材料的选取→
破碎细胞→
获取含DNA的滤液→过滤,取滤液
去除滤液中的杂质→
DNA的析出→利用DNA不溶于 的原理,
析出DNA
DNA的鉴定→
1.DNA和蛋白质在不同NaCl溶液中溶解度的比较
2mol/LNaCl
溶液
0.14mol/L
NaCl溶液
溶解规律
溶解
析出
蛋白质
部分发生盐析沉淀
NaCl溶液浓度从2mol/L逐渐降低的过程中,溶解度逐渐增大
2.DNA的粗提取与鉴定中的“2、3、4”
加蒸馏
水2次
①加到鸡血细胞液中,使血细胞吸水破裂
②加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中,使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14mol/L,使DNA析出
用纱布
过滤3次
①过滤血细胞破裂液,得到含细胞核物质的滤液
②滤取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA（黏稠物）
③过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液
（续表）
4次使用
①加2mol/L的NaCl溶液,溶解提取的细胞核物质
②用0.14mol/L的NaCl溶液使DNA析出
③用2mol/L的NaCl溶液,溶解滤取的DNA黏稠物
④用2mol/L的NaCl溶液,溶解丝状物用于鉴定DNA
在“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,对DNA进行鉴定时,做如下操作:
试管
序号
A
B
1
加2mol/L的NaCl溶液5mL
2
不加
加入提取的DNA丝状物并搅拌
3
加4mL二苯胺,混匀
4
沸水浴5分钟
实验现象
实验结论
图12-36-12
（1）根据图12-36-12完成表格空白处的实验内容。
（2）对于B试管,完成1、2、3的操作后溶液颜色如何?
。
（3）在沸水浴中加热的目的是 ,同时说明DNA对高温有较强的 。
（4）A试管在实验中的作用是 。
（5）B试管中溶液颜色的变化程度主要与 有关。
历年真题明考向
全国卷Ⅰ]真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。
已知在人体中基因A（有内含子）可以表达出某种特定蛋白（简称蛋白A）。
（1）某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是
（2）若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用 作为载体,其原因是 。
（3）若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。
因为与家蚕相比,大肠杆菌具有 （答出两点即可）等优点。
（4）若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是 （填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”）。
（5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是 。
全国卷Ⅱ]几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。
通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。
（1）在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是 。
提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是 。
（2）以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是
（3）若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是
（答出两点即可）。
（4）当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是 。
（5）若获得的转基因植株（几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中）抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是 。
3.[2016·
全国卷Ⅰ]某一质粒载体如图12-36-13所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因）。
有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后,与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。
结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。
被转化的大肠杆菌有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。
图12-36-13
（1）质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有 （答出两点即可）,而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。
（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是 ;
并且 和 的细胞也是不能区分的,其原因是 。
在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有 的固体培养基。
（3）基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自于 。
4.[2016·
全国卷Ⅲ]图12-36-14①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②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12-36-14
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）若某人利用图乙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12-36-15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12-36-15
（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 。
完成课时作业（三十六）
第37讲 细胞工程
考试说明1.植物的组织培养（Ⅱ）。
2.动物细胞培养与体细胞克隆（Ⅱ）。
3.细胞融合与单克隆抗体（Ⅱ）。
考点一 植物细胞工程
1.细胞工程概述
原理和方法
细胞生物学和
操作水平
细胞水平或
目的
按照人们的意愿来改变 或获得
分类
细胞工程和 细胞工程
2.植物细胞的全能性
具有某种生物 的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的 ,也就是说,每个生物细胞都具有 的特点。
（2）原因:
细胞内含有本物种的 。
（3）表现条件:
具有完整的细胞结构,处于 状态,提供一定的 和其他适宜的外界条件。
3.植物组织培养
植物细胞的 。
（2）条件:
和人工控制、人工配制的 、适宜的 。
（3）过程
图12-37-1
4.植物体细胞杂交技术
指将不同种的植物体细胞在一定条件下融合成 ,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
（2）原理:
细胞膜的 和植物细胞的 。
图12-37-2
（4）意义:
克服 的障碍,培育作物新品种。
5.植物细胞工程的应用
（1）植物繁殖的新途径
①微型繁殖:
用于 优良品种的植物组织培养技术。
②作物脱毒:
选取作物 等无毒组织进行组织培养,获得脱毒苗的技术。
③人
升级会员 