新高考生物一轮复习 第十单元 现代生物科技专题 第41讲 基因工程课件 北师大版.ppt

第41讲基因工程 栏目索引 考点一基因工程的基本原理和操作技术 考点二基因工程的操作过程与应用及蛋白质工程 知识网络答题语句 探究高考明确考向 练出高分 知识梳理 解题探究 返回总目录 考纲要求1 基因工程的诞生 2 基因工程的原理及技术 知识梳理 1 基因工程的概念基因工程也叫dna重组技术 它是在水平上进行的一种外科手术式的遗传操作 采取类似于工程建设的方式 按照的蓝图 借助于的技术 将某种生物的提取出来 在外进行加工改造或重新组合 再转移到另一种生物中去 从而地改变生物的 创造出新型的生物 答案 预先设计 分子 实验室 基因或基因组 生物体 遗传特性 定向 2 基因工程研究的理论基础 1 分子基础 在20世纪40年代证实了dna是主要的遗传物质 它是的携带者 dna是生物大分子 是dna分子上具有遗传功能的dna片段 2 重组基础 在20世纪50年代确立了dna的构型 遵循原则 dna进行复制 从而解决了基因的自我复制和世代交替问题 3 转移基础 在20世纪60年代 相继提出了 法则 和操纵子学说 成功地破译了 阐明了遗传信息的流动与表达机制 答案 传信息 遗 基因 双螺旋 碱基 互补 半保留 中心 遗传密码 3 基因工程操作技术的突破 1 dna分子的切割技术 限制性内切酶 特点 a 会识别dna上某种核苷酸的和位置 b 能在这个位置上将dna分子 例子 限制性内切酶ecor 只能识别序列的位点 并且在之间将这段序列切开 黏性末端 被限制性内切酶切开的dna两条单链的切口 带有几个的核苷酸 它们之间正好是互补配对的 与基因的位置关系 用限制性内切酶可以地切下一个或几个基因 正好符合基因工程的要求 存在 主要存在于中 答案 序列 一刀两断 gaattc g和a 伸出 微生物 完整 2 dna分子的连接技术 dna连接酶 作用 能在之间 架起桥梁 把它们连接起来 特点 只要在同一种限制性内切酶切割的两种dna片段中加上这种 它就会把片段缝合得天衣无缝 答案 两个dna片段的末端 dna连接酶 3 dna分子的运载工具 条件 第一 运载体必须是一种能够自我复制的分子 能够比较进出细胞 第二 能使带进去的dna在进行复制 并且仍然保持的特性 第三 作为载体最好具有某些简单的特性 如 免疫性等 种类 和动植物病毒 细菌质粒 它是细菌外的一种很小的环状dna分子 它不仅能进行 还带有某种 能在细胞之间钻进穿出 镶嵌上一段的质粒 就成为一个 杂种质粒 杂种质粒进入细胞后 便能出色地完成基因工程师交给它的使命 在新的宿主细胞里繁殖并发挥作用 使受体细胞产生相应的 答案 较小的dna 自由地 细胞里面 原有 抗药性 质粒 噬菌体 染色体 自我复制 抗性基因 外来dna片段 表达产物 诊断与思考 1 判断下列说法的正误 1 限制性内切酶只能用于切割目的基因 2 dna连接酶能将两碱基通过形成氢键连接起来 3 e colidna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并导入受体细胞中 使之稳定存在并表达 答案 2 下图中的图1和图2分别表示的是ecor 限制性内切酶和sma 限制性内切酶的作用示意图 请据图回答 1 请说出ecor 限制性内切酶和sma 限制性内切酶识别的碱基序列及切割的位点 提示ecor 限制性内切酶识别的碱基序列是gaattc 切割位点在g和a之间 sma 限制性内切酶识别的碱基序列是cccggg 切割位点在g和c之间 答案 2 以上实例说明限制性内切酶有何特性 提示说明限制性内切酶具有专一性 返回 题组一限制性内切酶 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 图中依次表示限制性内切酶 dna聚合酶 dna连接酶 解旋酶作用的正确顺序是 解题探究 解析答案 1 2 a b c d 3 4 解析限制性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糖核苷酸连接成多核苷酸链 dna连接酶可将限制性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 答案c 1 2 3 4 解析答案 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 限制性内切酶的酶切位点分别是bgl a gatct ecor g aattc 和sau3a gatc 下列分析合理的是 1 2 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 3 4 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基因上的移动方向才一定与图丙相同 答案d 1 2 3 4 解析答案 题组二运载体的作用及特点分析3 下列关于运载体的叙述中 错误的是 a 运载体与目的基因结合后 实质上就是一个重组dna分子b 对某种限制性内切酶而言 运载体最好只有一个切点 但还要有其他多种酶的切点c 目前常用的运载体有质粒 噬菌体和动植物病毒d 运载体具有某些标记基因 便于对其进行切割 1 2 3 4 解析运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内切酶切点 以便目的基因可以插入到运载体中 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 运载体dna分子大小适合 以便于提取和进行体外操作 答案d 1 2 3 4 解析答案 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 a hind b ecor c ecobd pst 解析a处有bamh ecob cla 限制性内切酶的切点 使用a d中的ecob切割时 才能让目的基因插入到a处 c 1 2 3 4 归纳提升 1 确定限制性内切酶的种类 1 根据目的基因两端的限制性内切酶切点确定限制性内切酶的种类 应选择切点位于目的基因两端的限制性内切酶 如图甲可选择pst 不能选择切点位于目的基因内部的限制性内切酶 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性内切酶切割目的基因和质粒 如图甲也可选择用pst 和ecor 两种限制性内切酶 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性内切酶的种类 所选限制性内切酶要与切割目的基因的限制性内切酶相一致 以确保具有相同的黏性末端 质粒作为运载体必须具备标记基因等 所以所选择的限制性内切酶尽量不要破坏这些结构 如图乙中限制性内切酶sma 会破坏标记基因 如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 2 运载体上标记基因的标记原理运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运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运载体的受体细胞 原理如下图所示 返回 知识梳理 解题探究 返回总目录 考纲要求1 基因工程的应用 2 蛋白质工程 1 基因工程的操作程序 一 目的基因的获得目的基因的含义 是指人们的基因 如抗虫基因 抗病基因等 1 化学合成法 含义 是指利用直接合成基因 适用范围 主要适用于核苷酸序列的 相对分子质量的目的基因的制备 知识梳理 答案 所需要的进行研究 化学反应 已知 较小 答案 2 从基因组中直接分离法 鸟枪法 分离基因的主要步骤a 提取基因组的dna 然后进行 散弹射击 即用或其他机械方法将完整的双链dna分子适当长度的片段 b 把上述片段连接到合适的上 通过分别转入不同的受体细胞中 使外源dna随着运载体的复制而复制 从而进行的增殖 c 采取合适的方法 对含有外源dna片段的受体细胞进行 找出目的基因所在的运载体 限制性内切酶 随机切割成 运载体 运载体 目的基因 检测 答案 由于真核生物基因组较大 分离目的基因时 往往要根据已获得的信息 采用很多综合的分子生物学技术 例如 利用直接扩增目的基因 也可以利用法 合成双链dna 从而获得所需要的目的基因 二 基因表达载体的构建 1 方法 用去切割质粒和目的基因 在的作用下 有切口的质粒就会与同样末端的目的基因连接在一起 dna扩增仪 pcr仪 反转录 同一种限制性内切酶 dna连接酶 答案 2 结果 形成一个含有目的基因的新环状质粒dna分子 3 原因 把目的基因包装一下 就很容易逃过受体细胞的防御系统 免遭 灭顶之灾 三 目的基因的导入根据受体和运载体的类型不同 所采取的导入方法也往往不一样 目前经常使用的目的基因导入方法有 1 花粉管通道法 含义 指外源基因利用植物受精后花粉萌发形成的花粉管通道进入受体细胞 借助天然的种胚系统形成含有目的基因的种胚 表达载体 答案 导入外源基因有如下两种方法 法 法 优点 基本上适用于植物 并且操作 缺点 且后代的遗传情况较复杂 2 氯化钙法 运载体与受体细胞 运载体是 受体细胞是 原理 受体细胞经过一定浓度的氯化钙处理后 的通透性会发生变化 可以允许含有目的基因的运载体分子进入感受态细胞 优点 这一方法也是的常用方法 在很短的时间内 就可以获得大量的目的基因及目的基因的表达产物 柱头滴加 花粉粒携带 任何开花 简便 工作效率较低 质粒 大肠杆菌 细胞膜 扩增表达载体 答案 3 农杆菌介导的遗传转化法 农杆菌 是一种细菌 它侵染植物细胞后 会使植物组织形成 介导的原理 a 质粒上的一段dna能够从一个细胞转移到另一个细胞 这段dna被称为 它包含有和 而且可以插入植物基因组 引起植物细胞的变化 b 由于t dna转移频率很高 而且ti质粒上可插入几百至几千个碱基大小的dna片段 因此可以利用这种天然的遗传转化体系 将到植物细胞 优点 高 成本低 操作简单 而且转基因后代的遗传组成 肿瘤 土壤 转化dna t dna 生长素基因 细胞分 裂素基因 目的基因转移 转化频率 比较容易分析 答案 4 基因枪法原理 将连接到运载体上的目的基因的与共同保温 使dna吸附于 然后 在一个真空的小室中 利用将带有基因的金粉或钨粉轰击进入受体 实现转基因的目的 四 目的基因的检测与表达产物的测定 1 形态检测如果目的基因的表达产物具有明显的表型性状 可以根据来判断目的基因是否表达 如果目的基因的表达产物没有明显的表型 可以通过的表达情况来检测目的基因的表达 dna溶液 金粉或钨粉 金属颗粒表面 高压放电 目标性状的 有无 报告基因 答案 2 分子检测 pcr检测a 含义 根据目的基因的序列设计引物 采用pcr技术对目的基因进行扩增 如果能扩增出 说明目的基因已整合到受体细胞中 b 实例 对除草剂基因的检测 就可以根据的序列设计引物 然后提取受体细胞的基因组dna 进行pcr扩增 根据 判断目的基因是否整合到受体生物基因组中 目的基因片段 除草剂基因 电泳扩增 条带的有无 答案 分子杂交检测a 方法 把进行放射性同位素标记或进行生物素荧光标记 用作探针 与受体生物的进行杂交 b 结果预测 如果有杂交斑点 说明已经被导入受体细胞内 反之 则说明目的基因没有进入受体细胞中 目的基因片段 标记好的基因片段 基因组dna 目的基因 答案 2 基因工程的应用及产业化前景 一 植物基因工程成果 1 突破了传统杂交育种的局限性 转基因技术的应用 科学家发现 在一些野生品种和非栽培品种中 存在着很多优质 抗逆的性状 但是不同物种之间存在着天然的 远缘杂交不育 技术可以实现不同物种之间的基因转移 克服这一障碍 实例 科学家利用转基因技术 把基因引入烟草和马铃薯 培育出了抗病毒的烟草和马铃薯 生殖障碍 转基因 抗病毒 答案 转基因技术优点 通过转基因技术大大扩展了可利用 克服了远源种及种间杂交不育或不能杂交的障碍 使得生物界存在的抗病虫害基因 优良的品质基因等都可以重组到上 并使之在植物体内遗传和表达 从而培育出优良的品种 同时还缩短了 为农业生产带来广阔前景 2 开辟了生产疫苗的新途径科学家培育出一种可以生产的转基因胡萝卜 通过生吃或者榨汁食用 就可以达到接种疫苗的效果 简便易行 但该方法还需进一步试验来验证疫苗的疗效及安全性 基因的种类 植物染色体 育种周期 乙肝疫苗 答案 二 动物基因工程成果 1 改良畜禽经济性状的新思路 新思路 通过转基因技术 可使受体动物合成 或改变动物的系统 进而促进动物生长 提高饲料的利用效率等 实例 1985年 科学家第一次将人的基因导入猪的受精卵获得成功 转基因猪与同窝非转基因猪比较 生长速度和饲料利用效率显著提高 2 动物生物反应器为医药事业开辟了新途径目前利用转基因动物生产基因药物 最理想的表达场所是乳腺 因为乳腺是一个 不进入体内循环 不会影响到转基因动物本身的生理代谢反应 某些必需的氨基酸 生长调节 生长激素 外分泌器官 乳汁 答案 三 基因治疗 1 基因治疗的基本原理 含义 是将基因通过某种载体导入人体细胞中有缺损或有变异基因的部位 并使在有机体内有效表达 达到防治疾病的目的 治疗策略及程序主要包括目的基因的 运载体的选择 目的基因进入靶细胞的方式及 2 基因治疗的成绩及展望基因治疗的概念在不断扩展 不再局限于用正常基因替换体内的异常基因 还可以导入人体内 对人体的生理代谢进行调节 健康和正常的 目的基因 选择和制备 靶细胞的选择 外源基因表达的检测 没有的基因 答案 3 蛋白质工程的诞生 1 蛋白质工程的含义 根据蛋白质的与生物活性以及结构与功能之间的相互关系 利用的手段 按照人类自身的需要 地改造天然的蛋白质 甚至创造新的 自然界不存在的 具有优良特性的蛋白质分子 2 改造和设计蛋白质的方法 一种是法 即利用多肽合成仪 从组成蛋白质的第一个氨基酸合成起 合成一种全新的蛋白质 另一种是手段 对负责编码某种蛋白质的基因进行设计 合成出更符合人们要求的蛋白质 精细结构 基因工程 定向 多肽合成 采用基因工程 答案 4 蛋白质工程的研究与应用 1 蛋白质工程的研究主要包括以下几个方面 通过基因工程技术分析蛋白质的dna编码序列 对蛋白质进行 测定蛋白质的并对其进行分析 通过计算机辅助设计突变区 对编码蛋白质的dna进行改造等 2 应用 在工业上的应用 人们运用蛋白质工程技术来改造 使其能够适应特殊的工业过程 或者设计制造出全新的人工酶或人工蛋白 以生产全新的医用药品 农业药物 等等 大家熟悉的 就是利用蛋白质工程改造的产物 分离纯化 序列 结构与功能 定点突变 天然生物酶 加酶洗衣粉 答案 在农业生产中的应用 提高是农业增产的关键 光合作用与光呼吸这两个过程都是由一种名为催化的 如果对这个酶加以改造 使固定二氧化碳的作用加强 光呼吸作用减弱 就能提高光合作用的效率 在环境保护中的应用 例如 植物 微生物体内有一种能与重金属等结合的金属硫蛋白 科学家对这种进行了改造 使含有这一新基因的微生物或植物都具有很强的吸附重金属的能力 保护了生态环境 光合作用效率 核酮糖1 5 二磷酸羧化酶 镉 汞 金属硫蛋白的基因 诊断与思考 1 判断下列说法的正误 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 答案 5 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 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 答案 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内切酶处理目的基因和载体 答案 提示目的基因是bt毒蛋白基因 载体是ti质粒 用同一种限制性内切酶处理目的基因和载体 可以获得相同的黏性末端 便于构建基因表达载体 2 该实例中 采用何种方法导入目的基因 为什么目的基因可以整合到染色体的dna上 答案 提示采用的方法是农杆菌介导的遗传转化法 由于ti质粒上的t dna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t dna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有哪两种 答案 提示抗原 抗体杂交法 用棉叶饲喂棉铃虫 返回 题组一目的基因的获得及基因表达载体的构建1 如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 解题探究 解析答案 1 2 3 4 5 a 过程 需要dna连接酶b 过程 需要限制性内切酶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 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 答案c 1 2 3 4 5 2 据图表回答问题 解析答案 1 2 3 4 5 1 假设所用的限制性内切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 解析答案 1 2 3 4 5 解析含目的基因的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 质粒载体 目的基因连接物 4 质粒载体 质粒载体连接物 目的基因 目的基因连接物 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 解析答案 1 2 3 4 5 解析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 ecor sma 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探针能否形成杂交带d 转基因生物中提取的蛋白质能否与抗体形成杂交带 1 2 3 4 解析答案 解析分子水平的检测包括三个方面 通过dna分子杂交检测目的基因是否插入受体细胞染色体的dna上 通过rna与dna杂交 检测目的基因是否转录 通过抗原 抗体杂交 检测目的基因是否翻译 通过害虫吃棉叶看其是否死亡 属于个体生物学水平的检测 a 5 4 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 2 3 4 解析答案 解析获取目的基因的主要途径有从自然界已有的物种中分离和化学合成 5 1 获取目的基因的主要途径包括从自然界已有的物种中分离和 化学合成 2 过程需要的酶有 1 2 3 4 解析答案 解析 过程为基因表达载体的构建过程 需要用到限制性内切酶和dna连接酶 5 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 解析一个完整的基因表达载体包括目的基因 启动子 终止子和标记基因 限制性内切酶 dna连接酶 标记基因 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 经 过程获得的转基因莴苣中的目的基因是否表达 在分子水平上可用 法进行检测 如果出现杂交带 说明目的基因已经表达蛋白质产品 转基因莴苣培育成功 1 2 3 4 解析答案 解析农杆菌介导的遗传转化法利用的是农杆菌的转化作用 将目的基因整合到受体细胞的染色体dna上 进而使目的基因能够稳定遗传和表达 检测目的基因是否成功表达可采用抗原 抗体杂交法 5 转化作用 染色体dna 抗原 抗体杂交 题组三蛋白质工程概念和过程的辨析5 胰岛素可以用于治疗糖尿病 但是胰岛素被注射入人体后 会堆积在皮下 要经过较长时间才能进入血液 而进入血液的胰岛素又容易分解 治疗效果受到影响 如图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程 请据图回答有关问题 1 2 3 4 5 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 1 2 3 4 解析答案 5 解析构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能 蛋白质的预期功能 2 图中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是 1 2 3 4 解析答案 5 解析根据蛋白质的预期功能 推测新的胰岛素中氨基酸的序列 进而推断基因中的脱氧核糖核苷酸序列来合成新的胰岛素基因 根据新的胰岛素中氨基酸的序列 推测出其基因中的脱氧核糖核苷酸序列 然后利用dna合成仪来合成新的胰岛素基因 3 新的胰岛素基因与运载体 质粒 结合过程中需要限制性内切酶和dna连接酶 已知限制性内切酶 的识别序列和切点是 g gatcc 请画出质粒被限制性内切酶 切割后所形成的黏性末端 dna连接酶对所连接的dna两端碱基序列是否有专一性要求 填 是 或 否 1 2 3 4 解析答案 5 解析将目的基因导入植物细胞中 最常用的转化方法是农杆菌介导的遗传转化法 否 4 若将含有新的胰岛素基因的表达载体导入植物细胞中 最常用的方法是 1 2 3 4 解析答案 5 解析限制性内切酶识别特定的核苷酸序列 产生特定的黏性末端或平末端 而dna连接酶对所连接的dna两端碱基序列却没有专一性要求 农杆菌介导的遗传转化法 5 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 1 2 3 4 解析答案 5 解析生产自然界中本来没有的蛋白质需要用到蛋白质工程 基因工程等技术 基因工程 蛋白质工程 归纳整合 1 几种目的基因获取方法的比较 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化学方法合成的 或从cdna文库获得的 则目的基因不含启动子和终止子 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 则无法转录 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 3 基因工程中的几种检测方法 4 蛋白质工程与基因工程的比较 1 区别 2 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 基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰 改造 返回 知识网络答题语句 网络构建 1 限制性内切酶具有特异性 即一种限制性内切酶只能识别特定的碱基序列 并在特定的位点上进行切割 2 dna连接酶的作用部位是磷酸二酯键 3 质粒是常用的运载体 它是一种小型的环状dna分子 具有一个至多个切割位点及标记基因 4 目的基因的获得有从基因文库中获取和化学合成两类方法 5 基因表达载体包括目的基因 启动子 终止子和标记基因 6 目的基因导入植物细胞常用农杆菌介导的遗传转化法 导入动物细胞常用显微注射技法 导入微生物细胞常用感受态细胞法 要语强记 返回总目录 探究高考明确考向 1 2015 重庆 6 下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述 正确的是 a 表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mrna反转录获得b 表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原 起 点c 借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来d 启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 1 2 3 解析人肝细胞不能合成胰岛素 则人肝细胞中不含有与合成胰岛素有关的mrna 不能通过反转录获得人胰岛素基因 a错误 表达载体的复制启动于复制起点 胰岛素基因的表达启动于启动子 b错误 抗生素抗性基因是标记基因 可用于筛选含胰岛素基因的受体细胞 c正确 启动子在转录过程中起作用 终止密码子在翻译过程中起作用 d错误 c 解析答案 4 2 2014 广东 25 利用基因工程技术生产羧酸酯酶 care 制剂的流程如图所示 下列叙述正确的是 多选 1 2 3 a 过程 需使用逆 反 转录酶b 过程 需使用解旋酶和pcr获取目的基因c 过程 使用的感受态细胞可用nacl溶液制备d 过程 可利用dna分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞 解析答案 4 解析a项 过程 是通过反转录获取dna 反转录过程需要用到反转录酶 b项 过程 指的是从cdna文库中获取目的基因 不需要利用pcr技术 也用不到解旋酶 c项 过程 中使用的感受态细胞要用cacl2溶液制备 而不是用nacl溶液制备 d项 过程 鉴定目的基因是否已经导入受体细胞 可以用标记的目的基因为探针来检测受体细胞中是否存在目的基因 即利用dna分子杂交鉴定 答案ad 1 2 3 4 3 2015 全国 40 已知生物体内有一种蛋白质 p 该蛋白质是一种转运蛋白 由305个氨基酸组成 如果将p分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸 240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸 改变后的蛋白质 p1 不但保留p的功能 而且具有了酶的催化活性 回答下列问题 2 3 1 1 从上述资料可知 若要改变蛋白质的功能 可以考虑对蛋白质的 进行改造 解析对蛋白质的氨基酸序列 或结构 进行改造 可达到改变蛋白质的功能的目的 氨基酸序列 或结构 其他答案合理也可 解析答案 4 2 以p基因序列为基础 获得p1基因的途径有修饰 基因或合成 基因 所获得的基因表达时是遵循中心法则的 中心法则的全部内容包括 的复制 以及遗传信息在不同分子之间的流动 即 解析答案 2 3 1 解析以p基因序列为基础 获得p1基因 可以对p基因进行修饰改造 也可以用人工方法合成p1基因 中心法则的全部内容包括 即 dna rna的复制 dna rna rna dna rna 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 dna rna rna dna rna 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 p p1 dna和rna 或遗传物质 4 3 蛋白质工程也被称为第二代基因工程 其基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过 和 进而确定相对应的脱氧核糖核苷酸序列 据此获得基因 再经表达 纯化获得蛋白质 之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定 解析答案 2 3 1 解析蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过设计蛋白质结构和推测氨基酸序列 推测相对应的脱氧核糖核苷酸序列 并获取基因 经表达的蛋白质 要对其进行生物功能鉴定 功能 设计蛋白质的结构 推测应有的氨基酸序列 4 4 2014 新课标 40 植物甲具有极强的耐旱性 其耐旱性与某个基因有关 若从该植物中获得该耐旱基因 并将其转移到耐旱性低的植物乙中 有可能提高后者的耐旱性 回答下列问题 1 理论上 基因组文库含有生物的 基因 而cdna文库中含有生物的 基因 解析答案 2 3 1 解析基因组文库含有生物的全部基因 而cdna文库中含有生物的部分基因 全部 部分 4 2 若要从植物甲中获得耐旱基因 可首先建立该植物的基因组文库 再从中 出所需的耐旱基因 解析答案 解析植物甲具有极强的耐旱性 其耐旱性与某个基因有关 若要从植物甲中获得耐旱基因 可首先建立该植物的基因组文库 包含该生物的所有基因 然后再从中筛选出所需的耐旱基因 筛选 2 3 1 4 3 将耐旱基因导入农杆菌 并通过农杆菌介导的遗传转化法将其导入植物 的体细胞中 经过一系列的过程得到再生植株 要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达 应检测此再生植株中该基因的 如果检测结果呈阳性 再在田间试验中检测植株的 是否得到提高 解析答案 解析若从植物甲中获得该耐旱基因 并将其转移到耐旱性低的植物乙中 通常采用的方法是农杆菌介导的遗传转化法 将耐旱基因导入植物乙的体细胞后 经过植物组织培养得到再生植株 要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达 应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质 即检测此再生植株中该基因的表达产物 如果检测结果呈阳性 说明已经合成了相应的蛋白质 这时再进行个体生物学检测 即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高 乙 表达产物 耐旱性 2 3 1 4 4 假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交 子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3 1时 则可推测该耐旱基因整合到了 填 同源染色体的一条上 或 同源染色体的两条上 解析答案 返回总目录 解析假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交 子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为3 1 符合基因的分离规律 说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合体 因此可推测该耐旱基因只整合到了同源染色体的一条上 同源染色体的一条上 2 3 1 4 练出高分 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 1 如图为某种质粒的简图 小箭头所指分别为限制性内切酶ecor bamh 的酶切位点 p为转录的启动部位 已知目的基因的两端有ecor bamh 的酶切位点 受体细胞为无任何抗药性的原核细胞 下列有关叙述正确的是 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 a 将含有目的基因的dna与质粒分别用ecor 酶切 在dna连接酶作用下 生成由两个dna片段之间连接形成的产物有两种b dna连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来 形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键c 为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化 酶切时可选用的酶是ecor 和bamh d 能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析如果将含有目的基因的dna与质粒分别用ecor 酶切 则酶切后二者的黏性末端相同 在dna连接酶作用下 生成由两个dna片段之间连接形成的产物有三种 只有一种符合基因工程的需求 dna连接酶的作用是将酶切后的目的基因和质粒的黏性末端连接起来形成重组质粒 该过程形成4个磷酸二酯键 为了防止目的基因和质粒自行环化 酶切时可选用的酶是ecor 和bamh 这样切割后得到的dna片段两侧的黏性末端不同 由于受体细胞为无任何抗药性的原核细胞 因此能在含青霉素的培养基中生长的原因 可能是受体细胞成功导入了目的基因 也可能是只导入了不含目的基因的载体 答案c 2 如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图 以下叙述错误的是 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 a 的构建需要限制性内切酶和dna连接酶两种酶参与b 图示过程中将目的基因导入受体细胞时最好采用显微注射法c 抗虫基因整合到受体细胞核dna上是其在植物体内稳定遗传的关键d 细胞 的染色体上含有抗虫基因 植株 不一定会表现出抗虫性状 解析 为质粒 作为运载体 为重组质粒 为含有重组质粒的农杆菌 为含有目的基因的植物细胞 为转基因植株 重组质粒的构建过程需要限制性内切酶和dna连接酶两种酶参与 a正确 培育转基因植物的过程中将目的基因导入受体细胞时最好采用农杆菌介导的遗传转化法 b错误 抗虫基因整合到受体细胞核dna上是其在植物体内稳定遗传的关键 c正确 细胞 的染色体上含有抗虫基因 说明目的基因导入受体细胞 但目的基因在受体细胞中不一定能成功表达 因此植株 不一定会表现出抗虫性状 d正确 答案b 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 1 3 下图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时 从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因 放入 棉花细胞中与棉花的dna分子结合起来而发挥作用的过程示意图 以下说法正确的是 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 a 该技术的核心内容是构建基因表达载体b 目的基因在抗虫棉中的遗传要遵循基因的分离规律c 图中 常直接从大肠杆菌中获取d 剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因会影响抗虫基因的表达 解析基因工程的核心技术是基因表达载体的构建 a正确 抗虫基因如果整合到棉花细胞细胞质的dna上 其遗传不遵循基因的分离规律 b错误 常见的运载体有质粒 动植物病毒和噬菌体 c错误 基因的表达具有独立性 剔除抗虫棉体内的四环素抗性基因不影响抗虫基因的表达 d错误 答案a 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 4 关于蛋白质工程的说法 正确的是 a 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作b 蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子c 对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mrna来实现的d 蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 解析蛋白质工程是根据蛋白质的精细结构与生物活性以及结构与功能之间的关系 利用基因工程的手段 按照人的意愿改造蛋白质分子 形成自然界中不存在的蛋白质分子 由于基因决定蛋白质 因此 要对蛋白质的结构进行设计改造 还必须从基因入手 与基因工程不同 蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 b 5 下列关于基因工程的叙述 错误的是 a 目的基因和受体细胞均可来自动 植物或微生物b 限制性内切酶和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 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 解析基因工程中的目的基因来源于自然界中的含有目的性状的一切生物 可以是动物 植物 也可以是真菌 细菌 还可以是人等 在基因工程中获取目的基因以及将目的基因和运载体结合构建基因表达载体必须使用同一种限制性内切酶进行切割 以获得相同的黏性末端 在dna连接酶的作用下 将目的基因和运载体连接 构建基因表达载体 人的胰岛素原基因可以在大肠杆菌体内得以表达 但是由于大肠杆菌是原核生物 没有内质网 高尔基体等细胞器的加工 合成的胰岛素原不具有胰岛素的功能 即没有生物活性 作为标记基因是为了检测并筛选含重组dna的细胞 但对于目的基因的表达没有影响 答案d 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 6 干扰素是治疗癌症的重要药物 它必须从血液中提取 每升人血中只能提取0 5 g 所以价格昂贵 美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下图所示方法生产干扰素 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是 a 个体间的杂交b 基因工程c 细胞融合d 器官移植 解析从图中可以看出整个过程为将人的淋巴细胞中控制干扰素合成的基因与质粒结合后导入酵母菌 并从酵母菌产物中提取干扰素 这项技术为基因工程 答案b 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 1 7 sod是一种抗氧化酶 它能将o转化成h2o2 增强植物的抗逆性 下图为培育农作物新品种的一种方式 与此有关的叙述中正确的是 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 a 过程常用的工具酶有限制性内切酶 dna连接酶和载体b 分别表示脱分化 再分化 培养基中需添加植物激素c sod可能为转化成h2o2的过程提供能量d 培育过程中需根据基因型的不同进行人工选择 解析 过程常用的工具酶有限制性内切酶和dna连接酶 载体不是工具酶 a错误 分别表示脱分化 再分化 培养基中需添加植物激素 b正确 sod是一种酶 酶不能为化学反应提供能量 只能降低化学反应的活化能 c错误 在该育种过程中根据表现型的不同进行了人工选择 d错误 答案b 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 8 利用外源基因在受体细胞中表达 可生产人类所需要的产品 下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 a 棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因b 大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mrnac 山羊乳腺细胞中检测到人生长激素dna序列d 酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 答案 1 解析基因表达的产物是蛋白质 因此 只有在受体细胞中检测或提取到了相应蛋白质才能证明目的基因在受体细胞中完成了表达 a c项只能说明完成了目的基因的导入 b项只能说明完成了目的基因的导入和目的基因的转录过程 d 9 下图表示蛋白质工程的操作过程 下列说法不正确的是 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 a 蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作b 蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术c a b过程分别是转录 翻译d 蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因 解析蛋白质工程中了解蛋白质分子结构如蛋白质的空间结构 氨基酸的排列顺序等 对于合成或改造基因至关重要 蛋白质工程的进行离不开基因工程 对蛋白质的改造是通过对基因的改造来完成的 图中a b过程分别是转录 翻译过程 蛋白质工程中可根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因 答案b 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 解析答案 1 10 2015 四川 9 将苏云金杆菌bt蛋白的基因导入棉花细胞中 可获得抗棉铃虫的转基因棉 其过程如下图所示 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 1 注 农杆菌中ti质粒上只有t dna片段能转移到植物细胞中 1 过程 需用同种 酶对含bt基因的dna和ti质粒进行酶切 为将过程 获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来 应使用 培养基 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 1 解析答案 解析构建基因表达载体的过程需要用同一种限制性内切酶 限制酶 切割目的基因和质粒 以便产生相同的黏性末端 只允许特定种类的微生物生长 同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基叫做选择培养基 这里只允许含重组质粒的农杆菌生长 应使用选择培养基 限制性内切 限制 选择 2 过程 中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养 旨在让 进入棉花细胞 除尽农杆菌后 还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养 目的是 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 6 1 解析答案 解析过程 中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养 旨在让重组质粒中的t dna片段进入棉花细胞 除尽农杆菌后 还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养 目的是筛选出含目的基因的受体细胞 t dna 筛选出获得t dna片段的植物细胞 3 若过程 仅获得大量的根 则应在培养基中增加 以获得芽 部分接种在无激素培养基上的芽也能长根 原