高考生物一轮复习第12单元现代生物科技专题第36讲基因工程学案苏教版.docx
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高考生物一轮复习第12单元现代生物科技专题第36讲基因工程学案苏教版
——————————新学期新成绩新目标新方向——————————
第36讲 基因工程
考试说明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）。
5.DNA的粗提取与鉴定（实验与探究能力）。
考点一 基因工程的概念及基本工具
1.基因工程的概念
（1）手段:
按照 ,进行严格的设计,通过体外 和 等技术,赋予生物以新的遗传特性。
（2）目的:
创造出更符合人们需要的新的 和 。
（3）水平:
水平。
2.基因工程的基本工具
（1）限制性核酸内切酶
①来源:
主要从 中分离纯化而来。
②作用:
识别双链DNA分子的某种 序列,使 的两个核苷酸之间的 断裂。
③结果:
产生 末端或 末端。
（2）DNA连接酶
常用类型
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
来源
T4噬菌体
功能
连接黏性末端
连接
结果
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
（3）载体
①条件:
能自我复制、有一个至多个 切割位点、有特殊的 。
②常用载体—— 。
③其他载体:
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
DNA
连接酶
磷酸二酯键
DNA
片段
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA
聚合酶
磷酸二酯键
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
DNA
（水解）酶
磷酸二酯键
DNA
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
DNA
将双链DNA分子局部解旋为单链,形成两条长链
RNA
聚合酶
磷酸二酯键
核糖核
苷酸
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
DNA单链
DNA
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
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
2.[2017·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
5'GATAGTGGGATTGTGCGTCATCCC3'
B基因
引物1
5'TGAATCCTGTTGCCGGTCTT3'
引物2
5'AAATGTATAATTGCGGGACTCTAATC3'
C基因
引物1
5'CCTTCATGTTCGGCGGTCTCG3'
引物2
5'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
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