新高考生物一轮复习 第十一单元 现代生物科技专题 第36讲 基因工程讲义 浙科版.doc

第36讲 基因工程 考试标准知识内容加试要求一、基因工程1.工具酶的发现和基因工程的诞生2基因工程的原理和技术3基因工程的应用4活动：提出生活中的疑难问题，设计用基因工程技术解决的方案abac考点一基因工程的诞生及其操作工具1基因工程的诞生(1)概念：把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另外一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。(2)核心：构建重组dna分子。(3)诞生时间：20世纪70年代。(4)理论基础：dna是生物遗传物质的发现，dna双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定。(5)技术保障：限制性核酸内切酶、dna连接酶和质粒载体的发现和运用。2基因工程的工具(1)限制性核酸内切酶来源：主要从原核生物中分离纯化出来。作用a特异性识别双链dna分子的某种特定核苷酸序列。b切割两个核苷酸之间的化学键。结果：产生粘性末端。(2)dna连接酶作用：将具有末端碱基互补的两个dna片段连接在一起。(3)质粒从存在位置看，在细菌中独立于拟核之外。从化学成分上看，为双链环状dna分子。从功能上看，能自主复制。从结构上看，常含有抗生素抗性基因。诊断与思考1判断下列叙述的正误(1)限制性核酸内切酶只能用于切割目的基因()(2)dna连接酶能将两碱基间通过形成的氢键连接起来()(3)质粒是小型环状dna分子，是基因工程常用的载体()(4)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()(5)dna连接酶能够将任意2个dna片段连接在一起()2下图中的图1和图2分别表示的是ecor限制性核酸内切酶和sma限制性核酸内切酶的作用示意图。请据图回答：(1)请说出ecor限制性核酸内切酶和sma限制性核酸内切酶识别的碱基序列及切割的位点。提示ecor限制性核酸内切酶识别的碱基序列是gaattc，切割位点在g和a之间；sma限制性核酸内切酶识别的碱基序列是cccggg，切割位点在g和c之间。(2)以上实例说明限制性核酸内切酶有何特性？提示说明限制性核酸内切酶具有专一性。题组限制性核酸内切酶、dna连接酶和载体的作用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()abcd答案c解析限制性核酸内切酶可在特定位点对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连接酶可将限制性核酸内切酶切开的磷酸二酯键连接在一起；解旋酶的作用是将dna双链解开螺旋，为复制或转录提供模板。2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对某种限制性核酸内切酶而言，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性核酸内切酶切点，以便目的基因可以插入到载体中；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。1与dna有关的酶的比较项目作用底物作用部位形成产物限制性核酸内切酶dna分子磷酸二酯键粘性末端dna连接酶dna片段磷酸二酯键重组dna分子dna聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代dnadna解旋酶dna分子碱基对间的氢键形成脱氧核苷酸单链dna(水解)酶dna分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸2.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：考点二基因工程的原理、技术及应用1基因工程的基本原理让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定和高效地表达。2基因工程的基本操作步骤(1)获得目的基因目的基因：人们所需要的基因。如：人的胰岛素基因、白细胞介素基因、植物的抗病基因等。获取方法(2)形成重组dna分子一般用相同的限制性核酸内切酶分别切割含有目的基因的供体dna分子和载体dna(如质粒)，使其产生相同的粘性末端，然后用dna连接酶将两者连接在一起，形成重组dna分子。(3)将重组dna分子导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞应该选择大肠杆菌，用氯化钙处理大肠杆菌，增加其细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。(4)筛选含有目的基因的受体细胞筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了重组dna分子。筛选方法举例：质粒上有抗生素如四环素的抗性基因，所以含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培养基中生长，而没有接纳重组dna分子的细胞则不能生长，这样就能筛选出含有重组dna分子的受体细胞。(5)目的基因的表达：目的基因在宿主细胞中表达，产生人们需要的功能物质。3基因工程的应用(1)基因工程与遗传育种转基因植物培育优点转基因动物a含义：转入了外源基因的动物。b培育优点：省时、省力。(2)基因工程与疾病治疗基因工程药物如通过大肠杆菌生产胰岛素治疗糖尿病，通过酵母菌生产乙肝疫苗等。基因治疗指的是向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。(3)基因工程与生态环境保护利用转基因植物生产聚羟基烷酯，用于合成可降解的新型生物塑料。改造分解石油的细菌，提高其分解石油的能力。利用转基因微生物吸收环境中的重金属，降解有毒化合物和处理工业废水。诊断与思考1判断下列叙述的正误(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()(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()(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)为培育出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()2如图为抗虫棉的培育过程，请据图回答下列问题：(1)该基因工程中的目的基因和载体分别是什么？一般情况下，为什么要用同一种限制性核酸内切酶处理目的基因和载体？提示目的基因是bt毒蛋白基因，载体是ti质粒。用同一种限制性核酸内切酶处理目的基因和载体，可以获得相同的粘性末端，便于形成重组dna分子。(2)该实例中为什么目的基因可以整合到染色体的dna上？提示由于ti质粒上的tdna可转移到受体细胞且能整合到受体细胞的染色体dna上，而目的基因又插入到了tdna上，所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体dna上。(3)该实例中，检测目的基因是否表达常见的方法是什么？提示用棉叶饲喂棉铃虫。题组目的基因的获取及基因工程的操作实例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基序列一般不相同。2.在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较高的应用价值。如图所示是获得转基因莴苣的技术流程，请据图回答下列问题：(1)获取目的基因的主要途径包括从基因文库中获取和。(2)过程需要的酶有、。(3)重组质粒除了带有抗冻蛋白基因afp以外，还必须含有启动子、终止子和，这样才能构成一个完整的基因表达载体。(4)如果受体细胞c1是土壤农杆菌，则将目的基因导入它的目的是利用农杆菌的，使目的基因进入受体细胞c2，并将其插入到受体细胞c2中的上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，形成转基因莴苣。答案(1)化学方法合成(2)限制性核酸内切酶dna连接酶(3)抗生素抗性基因(标记基因)(4)转化作用染色体