全国版版高考生物一轮复习现代生物科技专题第1讲基因工程学案Word文档下载推荐.docx

1、卷T40,2013考点一| 基因工程的基本工具（对应学生用书第245页）识记基础梳理1基因工程的概念及优点 （1）概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 （2）优点 与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。2基因工程的基本工具 （1）限制性核酸内切酶（简称：限制酶） 来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 作用：识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并切开特定两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 结果：产生黏性末端或平末端。 已知限制酶Eco

2、R 和Sma 识别的碱基序列和酶切位点分别为GAATTC和CCCGGG，在下图中写出这两种限制酶切割DNA后产生的末端种类。 （2）DNA连接酶 （3）载体 常用载体：质粒，其化学本质是独立于拟核之外的双链环状DNA分子。 其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 特点及意义：特点意义稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择 教材边角知识选修3P6“寻根问底”,DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。 _ 【提示】不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶连接的是单个的脱氧核

3、苷酸。 理解深化探究1基因工程技术使用限制酶需注意哪些问题？ 【提示】获取目的基因和切割载体时，经常使用同一种限制酶（也可使用能切出相同末端的不同限制酶），目的是产生相同的黏性末端或平末端。获取一个目的基因需限制酶切割两次，共产生4个黏性末端或平末端。限制酶切割位点的选择，必须保证标记基因的完整性，以便于检测。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。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

4、要模板。运用考向对练 考向考查基因工程的基本工具的作用 如图所示为pBR322质粒，其中ampr（氨苄青霉素抗性基因）和tetr（四环素抗性基因）为标记基因，ori为复制原点，其他均为限制酶及其识别位点，并且每种限制酶都只有一个。pBR322质粒是基因工程较常用的运载体。回答下列相关问题： （1）制备重组质粒，需要限制酶和_酶。如制备重组质粒时，使用Pvu 切割该质粒，则检测目的基因是否导入受体细胞，需要在培养基中添加_。 （2）该质粒中的BamH识别的核苷酸序列及切割位点为，而Sau3A 识别的核苷酸序列只有4个碱基。若BamH 和Sau3A 分别切割DNA所形成的DNA片段能拼接成一条DN

5、A链，则Sau3A 识别的核苷酸序列及切割位点为_。该拼接在一起的DNA片段，能否被BamH 识别？_。 （3）与图示质粒相比，完整的重组质粒中还应有_等三种特殊的DNA片段。将重组质粒导入动、植物细胞的方法分别为_，如受体细胞为大肠杆菌，则该菌经钙离子处理后，将具备_的特性。 解析（1）基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA连接酶。使用Pvu 切割pBR322质粒会破坏ampr（氨苄青霉素抗性基因），而tetr（四环素抗性基因），不受破坏所以可用含有四环素的培养基来筛选具有目的基因的细胞。 （2）综合设问信息，可推知Sau3A 识别的核苷酸序列及其切割位点为，这样Sau3A 和BamH 切割D

6、NA时才能形成相同的黏性末端，进而能被拼接成一条DNA链。重新拼接点的核苷酸序列不一定是GGATCC，因此不一定能被BamH 识别，但一定能被Sau3A 识别。 （3）一个完整的重组质粒有标记基因、目的基因、启动子、终止子和复制原点等特殊片段。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，而导入动物细胞的方法有显微注射法。钙离子处理后的大肠杆菌，将处于感受态，该状态的细胞具有将外界DNA吸入细胞的特性。 答案（1）DNA连接四环素（2）不一定能（3）启动子、终止子和目的基因显微注射法，农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法（后者答出一个即可）将外界DNA吸入细胞比较项目限制

7、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片段形成重组新的DNA分子形成单链DNA根据基因工程的有关知识，回答下列问题： （1）限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。 （2）质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下：AATTCGGCTTAA 为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，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

8、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_ _。 解析限制性核酸内切酶切割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EcoR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

9、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EcoR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）的能力极弱考点二| 基因工程的基本操作程序及应用 （对应学生用书第246页）1基因工程的基本操作程序 （1）目的基因的获取 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。 方法 （2）基因表达载体的构建基因工程的核心 目的：使目的基因在受体细胞中稳定

10、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。 基因表达载体的组成 构建过程（3）将目的基因导入受体细胞生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法显微注射法感受态细胞法受体细胞体细胞受精卵微生物细胞或酵母菌转化过程将目的基因插入Ti质粒的TDNA上转入农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的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DNA分子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

11、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2PCR技术 （1）原理：DNA双链复制。 （2）条件 （3）过程过程说明图解变性当温度上升到90 以上时，双链DNA解聚为单链复性温度下降到50 左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸72 左右时，Taq DNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5端向3端延伸 （4）结果：上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。3基因工程的应用 （1）植物基因工程： 培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物、抗逆

12、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。 乳腺生物反应器：药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。 （3）基因工程药品： 受体细胞：多为原核细胞。原因是其繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少。 成果：生产出细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 （4）基因治疗： 方法：基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等。 类型：体内基因治疗和体外基因治疗。理解深化探究1基因组文库和部分基因文库是如何构建的？ 【提示】基因组文库的构建过程为：某种生物全部DNA许多DNA片段受体菌群体。 部分基因文库的构建过程为：某种生物发育的某个时期的mRNAcDNA受体菌群体。2简述基因工程操作四步曲中哪些步骤存在碱基互补配对现象？ 【提示】第一步用PCR或人工合成法获取目的基因时存在碱基互补配对，第二步构建基因表达载体黏性末端连接时存在碱基互补配对，第四步目的基因的检测与鉴定步骤中分子杂交及基因表达时存在碱基互补配对。3辨析乳腺生物反应器与工程菌生产药物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