步步高高中生物 第一章 课时1基因工程的诞生发展和工具 选修3.docx

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步步高高中生物第一章课时1基因工程的诞生发展和工具选修3

第一章　基因工程

第1课时　基因工程的诞生、发展和工具

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　1.说出基因工程诞生的理论与实践依据、发展阶段和基因工程的含义及其主要实验成果。

2.举例说出限制性核酸内切酶的作用、特点。

3.举例说出DNA连接酶的作用。

4.简述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用。

一、基因工程的诞生和发展

1．基因工程是指在______通过人工“______”和“____________”等方法，对生物的基因进行的______和重新组合，然后______受体细胞并使重组基因在受体细胞中______，产生人类需要的____________的技术，又称为________技术。

基因工程是在______水平上操作、改变生物的______________的技术，包括基因的______、____________、______以及在受体细胞内的______和______等过程。

2．艾弗里证明了______是遗传物质、沃森和克里克阐明了______________________结构，尼伦贝格等破译了____________，这些都为基因工程的创立作出了重要的理论铺垫，而________________酶和________酶等工具酶、________等载体和________酶的发现，则直接促使了基因工程的诞生。

3．基因工程的诞生和发展经历了三个时期：

1973～1976年为______期；1977～1981年为______期；1982年以后为迅猛发展和____________期。

1973年，美国科学家科恩和博耶等将________________的DNA分子进行体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的______，创立了________________的新技术——基因工程；不久，又有科学家将第一个____核生物的基因导入大肠杆菌，使大肠杆菌产生了相应的______；1977年，科学家使得生长激素抑制素基因在大肠杆菌中成功表达；1978年，____________在大肠杆菌中成功合成；1979年，____________基因在大肠杆菌中成功表达；1980年，____________基因在大肠杆菌中成功表达……1982年，美国科学家岶米特等采用____________法，将经过重组的带有________________基因的质粒转入小鼠的受精卵内，成功获得带有________________基因的小鼠。

该小鼠生长迅速，体型是同一胎其他小鼠的1.8倍，称为______小鼠。

这一实验被认为是基因工程的发展史上的一个里程碑。

二、基因工程中的工具——酶与载体

1．限制性核酸内切酶——分子手术刀

（1）来源：

第一种限制酶从________________中分离并纯化。

（2）作用：

每种限制性核酸内切酶只能识别DNA分子的________________，且在特定位点上切割DNA分子。

（3）切割结果：

大部分限制性核酸内切酶在切开DNA双链时，切口处两个末端都带有由若干____________组成的单链，这种单链被称为______末端。

2．DNA连接酶——分子针线

（1）作用：

把DNA分子“梯子”的__________________连接起来。

（2）结果：

形成一条________分子。

3．载体——运载工具

（1）常用种类：

______、________以及一些可以起载体作用的动植物病毒。

（2）质粒：

来自于____________中的一种很小的____________分子。

知识点一　基因工程的诞生和发展

1．下列关于基因工程的叙述，不正确的是（　　）

A．基因工程的原理是基因重组

B．运用基因工程技术，可使生物发生定向变异

C．一种生物的基因转接到另一种生物的DNA分子上，属于基因工程的内容

D．是非同源染色体上非等位基因的自由组合

2．以下有关基因工程的叙述，正确的是（　　）

A．基因工程是细胞水平上的生物工程

B．基因工程的目的是获得目的基因表达的蛋白质产物

C．基因工程产生的变异属于人工诱变

D．基因工程育种的优点之一是可以定向地使生物产生可遗传的变异

知识点二　限制性核酸内切酶和DNA连接酶

3．限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。

在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。

（1）请画出质粒被限制性核酸内切酶Ⅰ切割形成黏性末端的过程。

（2）请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶Ⅱ切割形成黏性末端的过程。

（3）在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？

为什么？

4．下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。

请回答下列问题：

图1

图2

（1）一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前、后，分别含有________个游离的磷酸基团。

（2）若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。

（3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入______________酶。

（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了____________________________________

________________________________________________________________________。

知识点三　“分子运输车”——载体

5．将ada（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。

下列叙述错误的是（　　）

A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒

B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点

C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada

D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子

6．如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：

（1）a代表的物质和质粒的化学本质相同，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

，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

基础落实

1．人们将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因导入棉花细胞中培育成为抗虫棉，这个过程中所利用的主要原理是（　　）

A．基因突变B．基因重组

C．基因工程D．染色体变异

2．下列有关限制酶知识的叙述，错误的是（　　）

A．产生于细胞内，同时可以在细胞外起作用

B．一种限制酶可以识别多种特定的核苷酸序列

C．限制酶作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键

D．微生物中的限制酶对自身DNA无损害作用

3．属于“分子缝合针”的是（　　）

①E·coliDNA连接酶　②T4DNA连接酶　③DNA聚合酶　④解旋酶　⑤RNA聚合酶

A．①②③B．①②

C．①②⑤D．②④

4．限制性核酸内切酶EcoRⅠ对DNA的识别序列是GAATTC，当用它处理环状DNA分子时，可形成（　　）

A．两端相同的线性DNA，有黏性末端

B．两端相同的线性DNA，无黏性末端

C．两端不同的线性DNA，一端有黏性末端，一端无黏性末端

D．两种末端无法判断

5．在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是（　　）

A．限制酶和DNA连接酶

B．限制酶和DNA水解酶

C．限制酶和载体

D．连接酶和载体

6．如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（　　）

A．①②③④B．①②④③

C．①④②③D．①④③②

能力提升

7．下列关于基因工程的叙述，错误的是（　　）

A．目的基因由载体导入受体细胞

B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性

D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达

8．2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。

如果将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。

绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是（　　）

A．追踪目的基因在细胞内的复制过程

B．追踪目的基因插入到染色体上的位置

C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布

D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构

9．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶（Amy）基因a，通过基因工程的方法，将基因a与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。

下列有关这一过程的叙述不正确的是（　　）

A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①

B．连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②

C．基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞

D．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状

10．限制酶是一种核酸内切酶，可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。

下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ的识别序列和切割位点：

BamHⅠ　　EcoRⅠHindⅢ　　BglⅡ

↓↓↓↓

GGATCCGAATTCAAGCTTAGATCT

CCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGA

　　　↑　　　　↑　　　　↑　　　　↑

切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是（　　）

A．BamHⅠ和EcoRⅠ

B．BamHⅠ和HindⅢ

C．BamHⅠ和BglⅡ

D．EcoRⅠ和HindⅢ

11.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。

运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：

（1）从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是__