高考生物大一轮复习 第十单元 第37讲 基因工程教案Word文件下载.docx

1、1 分析基因工程的概念（1）供体：提供目的基因。（2）操作环境：体外。（3）操作水平：分子水平。（4）原理：基因重组。（5）受体：表达目的基因。（6）本质：性状在受体体内表达。（7）优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。2 基因工程的基本工具（判一判）（1）限制酶只能用于切割目的基因 （）（2）限制酶切割DNA分子具有特异性 （）（3）限制酶切割DNA分子后可产生黏性末端和平末端两种类型 （）（4）DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来 （5）Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端 （6）质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体 （）（7）载体的

2、作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达 （）易错警示巧辨基因工程操作工具的8个易错点（1）限制酶是一类酶，而不是一种酶。（2）限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。（3）在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。（4）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。（5）不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。（6）限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。（7）基因工程中的载体与细胞

3、膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。（8）基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。1 如图所示为部分双链DNA片段，下列有关基因工程中工具酶功能的叙述错误的是 （）A切断a处的酶为限制酶B连接a处的酶为DNA连接酶C切断b处的酶为DNA解旋酶D连接b处的酶为RNA聚合酶答案D解析限制酶能识别特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子，通常形成黏性末端，即能切割DNA链外侧的磷酸二酯键（图中的a处），内侧碱基对之间的氢键（b处）可通过DNA解旋酶水解。DNA连接酶将切断的磷酸二酯键进行连接，即图中的a处

4、。RNA聚合酶的作用是催化DNA的转录。2 限制酶Mun和限制酶EcoR的识别序列及切割位点分别是CAATTG和GAATTC。如图表示四种质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为限制酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是 （）答案A解析由图可知，质粒B上无标记基因，不适合作为载体；质粒C和D的标记基因上都有限制酶的识别位点；只有质粒A上既有标记基因，且Mun的切割位点不在标记基因上。1 与DNA有关的酶（1）五种相关酶的比较作用底物作用部位形成产物限制酶DNA分子磷酸二酯键黏性末端或平末端DNA连接酶DNA片段重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核苷酸子代DNADNA

5、解旋酶碱基对间的氢键形成脱氧核苷酸单链DNA（水解）酶游离的脱氧核苷酸（2）限制酶和DNA连接酶之间的关系图示2 对载体的分析条件目的稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个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的鉴定和选择考点二基因工程的操作步骤观察基因工程的操作过程，分析每一步骤的操作程序（1） 获取目的基因（2） 基因表达载体的构建组成（3） 将目的基因导入受体细胞方法（4） 目的基因的检测与鉴定易错警示基因工程操作的8个易错点（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

6、）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第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。（3）原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。（4）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，但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。（5）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，称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。（6）不熟悉标记基因的种类和作用：标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导

7、入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因（表达产物为带颜色的物质）等。（7）对受体细胞模糊不清：受体细胞常用植物受精卵或体细胞（经组织培养）、动物受精卵（一般不用体细胞）、微生物（大肠杆菌、酵母菌）等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌（需内质网、高尔基体的加工、分泌）；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。（8）还应注意的问题有：基因表达载体中，启动子（DNA片段）起始密码子（RNA）；终止子（DNA片段）终止密码子（RNA）。基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步，在体外进行。3 下列有关基因工程操作

8、的叙述中，正确的是 （）A用同种限制酶切割载体与目的基因可获得相同的黏性末端B以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同C检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功D用含抗生素抗性基因的质粒作为载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接解析一种氨基酸可以由多种密码子控制，因此以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因通常不同；只有目的基因表达，使受体表现出目标性状或获得目标产物才标志着基因工程操作的成功；抗生素抗性基因作为标记基因，用于检测目的基因是否导入受体细胞。4 浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现，一种植物激素油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢

9、。用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因（如P450基因和红霉素抗性基因）的表达和酶活性都得到提高，在这些基因“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作，请回答下列问题：（1）获得油菜素内酯合成酶基因的方法有_。步骤用PCR技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指_；步骤用到的酶有_。（2）图中导入重组质粒的方法是_，在导入之前应用一定浓度的_处理受体细菌。（3）导入重组质粒2以后，往往还需要进行检测和筛选，可用_制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入_可将含有目的基因的细胞筛选出来。（4）请你为该课

10、题命名：_。答案（1）从cDNA文库中获取、从基因组文库中获取、人工合成目的基因或PCR扩增技术（任选其中两项即可）TaqDNA聚合酶限制酶和DNA连接酶（2）转化法氯化钙溶液（3）红霉素抗性基因红霉素（4）探究油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解解析进行基因工程操作时，首先要获取目的基因，其方法有多种：从cDNA文库中获取、从基因组文库中获取、人工合成目的基因或PCR扩增技术等。在构建基因表达载体的过程中，用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。图中的受体细胞是细菌，故用转化法导入基因表达载体，导入后，需检验和筛选。从图中可以看出，最终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能力。1

11、获取目的基因（1）直接分离（2）人工化学合成：适用于分子较小的基因。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） 基因表达载体组成（3）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技术感受态细胞法受体细胞体细胞受精卵原核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

12、态细胞吸收DNA分子4 目的基因的检测与鉴定考点三关注基因工程的应用和蛋白质工程1 基因工程的应用（判一判）（1）我国的转基因抗虫棉转入的抗虫基因是Bt毒蛋白基因 （）（2）利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中 （3）由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用 （4）为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体 （5）目前，植物基因工程技术主要应用于提高农作物的抗逆性、生产某些天然药物、改良农作物的品质、作器官移植的供体 （6）基因工程药物主要来源于转基因动物生产 （7）基因治疗是把正常基因导入病

13、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 （）2 蛋白质工程（1）概念理解基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。操作：基因修饰或基因合成。结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。目的：满足人类的生产和生活的需求。（2）操作过程：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）基因表达产生需要的蛋白质。易错警示（1）有关基因工程应用的易错点：动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。DNA分子作探针进行检测时应检测单链，即将待测双链DNA分子打开。Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并无毒性，

14、进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。青霉素是青霉菌产生的，不是通过基因工程产生的。并非所有个体都可作为乳腺生物反应器。操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度较高，泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。基因治疗后，缺陷基因没有改变。基因治疗是把正常基因导入受体细胞中，以表达正常产物从而治疗疾病，对原来细胞中存在缺陷的基因没有清除或改变。（2）有关蛋白质工程的易错点：对蛋白质分子进行改造，其本质是改变其基因组成。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质分子还是无法遗传。蛋白质工程的实质是根据蛋白质的结构，创造新基因或者改造老基因，是基因工程的发展与延续。蛋白质工程与DNA分子重组

15、技术是分不开的，常用到基因工程工具酶，如限制酶和DNA连接酶。5 科学家利用基因工程技术可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。请回答有关问题：（1）将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子、终止子和_等重组在一起，就可构建基因表达载体，再通过_技术即可导入受精卵中。（2）制备乳腺生物反应器的过程中，目的基因的受体细胞为_，性染色体组成为_。（3）为确定受体细胞中染色体的DNA上是否插入了目的基因，可利用_技术进行检测，一般是用放射性同位素标记_作探针。（4）转化成功的受精卵发育成胚胎需要进行体外培

16、养，在培养液中要加入_等天然成分。答案（1）标记基因显微注射（2）受精卵XX（3）DNA分子杂交含有目的基因的DNA片段（4）血清解析基因表达载体的组成，除了目的基因，还必须有启动子、终止子及标记基因。显微注射技术是转基因动物操作中采用最多、也最有效的方法。制备乳腺生物反应器的过程中，子代个体须有乳房，所以受体为雌性，其性染色体组成为XX。将含有目的基因的DNA片段用放射性同位素标记作探针，用DNA分子杂交技术可检测目的基因是否成功插入了受体细胞染色体的DNA上。6 胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因

17、此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：（1）构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是_。（2）通过DNA合成形成的新基因应与_结合后转移到_中才能得到准确表达。（3）若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有_、_和发酵工程。（4）图中从胰岛素模型到新的胰岛素基因合成的基本思路是什么？_。答案（1）蛋白质的预期功能（2）载体大肠杆菌等受体细胞（3）蛋白质工程基因工程（4）根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出控制其合成的基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪合成出新的胰岛素基因解析（1）蛋白质工程首先要

18、根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是预期胰岛素的功能，即速效胰岛素。（2）合成的目的基因应与载体结合，构建基因表达载体后导入受体细胞中才能表达。（3）利用蛋白质工程生产速效胰岛素，需合成新的胰岛素基因，改造好的目的基因需要通过基因工程转入受体细胞，并在生产中要借助工程菌，所以还需要发酵过程，因此，此过程涉及蛋白质工程、基因工程、发酵工程。（4）由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本思路是根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出控制其合成的基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因。1 乳腺生物反应器与工程菌生产

19、药物的比较比较项目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或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，产生的药物蛋白可能没有活性哺乳动物的受精卵微生物细胞生产条件不需严格灭菌，温度等条件对其影响不大需严格灭菌，需严格控制工程菌所需的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2基因治疗与基因诊断原理操作过程进展基因治疗把正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗临床实验诊断碱基互补配对制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况临床应用3 基因工程与蛋白质工程

20、的比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质的功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测相对应的脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产自然界中没有的蛋白质一般是生产自然界中已有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，都必须通过基因修饰或基因合成实现1 （xx浙江卷，6）天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列

21、已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是 （）A提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞解析获取目的基因B，可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再经PCR技术扩增，A正确；基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不需使用限制酶，B错误；连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶，C错误；将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转

22、化法，不使用大肠杆菌，D错误。2 （xx浙江卷，6）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adaD每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子答案C解析大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并

23、不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。3 （xx新课标全国卷，40）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）反转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外

24、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_。答案（1）黏性末端平末端（2）切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的末端相同（其他合理答案也可）（3）EcoliT4（4）mRNA（或RNA）cDNA（或DNA）PCR（5）噬菌体动植物病毒（其他合理答案也可）（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱（其他合理答案也可）解析（1）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。（2）为使运载体与目的基因相连，应使二者被切割后产生的末端相同，故用另一种限制酶切割产生的末端必须与EcoR切割产生的末端相同。（3）根据酶的来源不同，DNA连接酶分为EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶。（4）mRNA（或RNA）为模板，合成DNA的过程称为逆转录，若要体外获得大量DNA分子，可以使用RCR技术。（5）在基因工程中，通常利用质粒作为运载体，另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。（6）大肠杆菌作为受体细胞时，常用Ca2处理，使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。4 （xx江苏卷，32）图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分