届《步步高》高考生物总复习文科 第十单元 现代生物科技专题 第37讲 基因工程.docx

1、届步步高高考生物总复习文科 第十单元 现代生物科技专题 第37讲 基因工程第十单元 现代生物科技专题第37讲基因工程考纲要求1.基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。考点一基因工程的操作工具1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：性状在受体体内的表达。(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。2DNA重组技术的基本工具(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：识别特定的

2、核苷酸序列并切开特定部位的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。下图中的图1和图2分别表示的是EcoR限制酶和Sma限制酶的作用示意图。EcoR限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；Sma限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间；说明限制酶具有专一性。(2)DNA连接酶种类：按来源可分为Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶。作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA连接酶和限制酶的关系(3)载体种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒的特点思维诊断(1)限制酶只能用于切割目的基因()

3、(2)DNA连接酶能将两碱基间通过形成的氢键连接起来()(3)Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端()(4)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体()(5)载体的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()题组一限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶的作用1如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A BC D答案C解析限制酶可在特定位点对DNA分子进行切割；DNA聚合酶在DNA分子复制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链；DNA连接酶可将限制酶切开的磷酸二酯键连接在一起；解旋酶的作用

4、是将DNA双链解开螺旋，为复制或转录提供模板。2若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl(AGATCT)、EcoR(GAATTC)和Sau3A(GATC)。下列分析合理的是()A用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体B用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体C用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体D用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体答案D解析解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的

5、基因上的移动方向才一定与图丙相同。归纳提升确定限制酶的种类(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。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Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。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Sma会破坏标记基因；如

6、果所选酶的切点不止一个，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。题组二载体的作用及特点分析3下列关于载体的叙述中，错误的是()A载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子B对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点C目前常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒D载体具有某些标记基因，便于对其进行切割答案D解析载体必须具备的条件有：对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动；具有自我复制能力，或能整合到受体细胞的染色体DNA上，随染色体DNA的复制而同步复制；具有一个至多个限制酶切点，以便目的基因可

7、以插入到载体中；带有特殊的标记基因，如抗生素抗性基因，以便于对外源基因是否导入进行检测；载体DNA分子大小适合，以便于提取和进行体外操作。4如图是表达新基因用的质粒的示意图，若要将目的基因插入到质粒上的A处，则切割基因时可用的是()AHind BEcoR CEcoB DPst答案C解析A处有BamH、EcoB、Cla限制酶的切点，使用AD中的EcoB切割时，才能让目的基因插入到A处。归纳提升载体上标记基因的标记原理载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相

8、应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如下图所示：考点二基因工程的操作过程与应用及蛋白质工程1基因工程的操作过程与应用(1)基因工程的操作步骤组成方法(2)实例分析抗虫棉的培育图示：分析：从图中可以看出，目的基因是Bt毒蛋白基因，使用的载体是Ti质粒，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是农杆菌转化法，请写出两种检测目的基因是否表达的方法：抗原抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。(3)基因工程的应用：培育转基因植物和转基因动物，生产基因工程药物，进行基因治疗。(4)目的基因导入不同受体细胞的过程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

9、态细胞法受体细胞体细胞或受精卵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染色体的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(5)基因治疗与基因诊断的不同点原理操作过程进展基因治疗基因表达利用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(疾病)临床实验基因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2.蛋白质工程(1)流程图：写出流程图中字母代表的含义：A转录，B.翻译，

10、C.分子设计，D.多肽链，E.预期功能。(2)结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。(3)应用：主要集中应用于对现有蛋白质进行改造，改良生物性状。思维诊断(1)抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达(2014江苏，23D)()(2)应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达(2011四川，5D)()(3)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株()(4)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()(5)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂

11、基因时只能以受精卵为受体()(6)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构()(7)目前在抗菌性和溶血性均较强的多肽P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽(2013广东3C)()题组一目的基因的获取及基因表达载体的构建1下图表示用化学方法合成目的基因的过程。据图分析，下列叙述正确的是()A过程需要DNA连接酶B过程需要限制性核酸内切酶C目的基因的碱基序列是已知的D若某质粒能与目的基因重组，则该质粒和目的基因的碱基序列相同答案C解析题图所示为化学方法合成目的基因的过程。过程依赖碱基互补配对原则进行。质粒和目的基因的碱

12、基序列一般不相同。2据图表回答问题：限制酶SmaEcoRPst切割位点CCCGGGGGGCCCGAATTCCTTAAGCTGCAGGACGTC(1)假设所用的限制酶均能将所识别的位点完全切开，采用EcoR和Pst酶切含有目的基因的DNA，能得到_种DNA片段。如果将质粒载体和含目的基因的DNA片段只用EcoR酶切，酶切产物再加入DNA连接酶，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有_、_、_。(2)为了防止目的基因和质粒表达载体酶切后的末端任意连接，酶切时应该选用的酶是_、_。答案(1)4质粒载体质粒载体连接物目的基因目的基因连接物质粒载体目的基因连接物(2)EcoRSma解析(1)含目的基因

13、的DNA分子上含有2个EcoR和1个Pst的酶切位点，3个切点全部切开，则形成4种DNA片段。质粒与含目的基因的DNA片段都用EcoR切割，目的基因两端和质粒的切口处的黏性末端相同，只考虑两个DNA片段相连，则会形成3种连接产物，即质粒与质粒相连、质粒与目的基因相连、目的基因与目的基因相连。(2)为了防止自身环化和任意连接，可选用EcoR和Sma两种酶同时切割。归纳提升1几种目的基因获取方法的比较方法从基因文库中获取人工合成过程从基因组文库中获取从部分基因文库，如cDNA文库中获取化学合成法反转录法2.基因表达载体中启动子、终止子的来源(1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，在构

14、建基因表达载体时，不需要在质粒上目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子，因为目的基因中已含有启动子、终止子。(2)如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。若只将基因的编码序列导入受体生物中，目的基因没有启动子、终止子，是无法转录的，因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。题组二基因工程的操作及应用实例分析3下列用于判断目的基因是否转移成功的方法中，不属于分子检测的是()A通过害虫吃棉叶看其是否死亡B转基因生物基因组DNA与DNA探针能否形成杂交带C转基因生物中提取的mRNA与DNA探针能否形成杂交