学海导航高中生物第1讲基因工程复习名师优质课件新人教版选修3

1、第第1 1讲讲 基因工程基因工程 一、基因工程的基本操作工具 1基因工程的工具酶 (1)工具酶的种类： 限制酶基因工程的分子手术刀。 DNA连接酶基因工程的分子缝合针。 (2)限制酶与DNA连接酶的关系 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。 DNA连接酶起作用时不需要模板。 2载体 (1)作用 作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 (2)具备的条件 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。 具有特殊的标记基因，以便进行筛选。 (3)种类 质粒：一种裸露的、结构

2、简单、独立于细菌拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链环状DNA分子。 噬菌体的衍生物。 动植物病毒。 【友情提醒】 一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。 限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。 【例1】下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是( C ) A一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B限制性核酸内切酶的活性受温度影响 C限制性核酸内切酶能识别和切割RNA D限制性核酸内切酶可从原核生物中提取 【解析】本题考查基因工程中

3、工具酶的有关知识。大部分酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA。酶的活性受到温度和pH的影响；限制性核酸内切酶的特点是能识别双链DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位点进行切割；限制性核酸内切酶主要是从原核生物体内分离出来的。 二、基因工程操作程序 1目的基因的获取。 (1)从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因组文库或cDNA文库中获取。 (2)人工合成目的基因。 (3)利用PCR技术扩增目的基因。 2基因表达载体的构建 3将目的基因导入受体细胞 4目的基因的检测与鉴定 【例2】下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是( B ) A需要限制酶和DNA连接酶 B必须在细胞内进行

4、 C抗生素抗性基因可作为标记基因 D启动子位于目的基因的首端 【解析】 基因表达载体是目的基因与载体的结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶将相同的末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基因。 三、基因治疗的类型比较 四、基因工程与蛋白质工程的比较 【例3】下列关于蛋白质工程的说法，正确的是( B ) 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

5、然蛋白质合成的过程是相同的 【解析】 蛋白质工程通过对基因的改造实现对蛋白质的改造；蛋白质工程可生产自然界中没有的蛋白质。 1质粒是小型的环状DNA分子，本质是DNA，不是细胞器。 2基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。 3标记基因的作用：筛选、检查目的基因是否导入受体细胞，常见的标记基因有抗生素抗性基因、发光基因。 4受体细胞常选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)。一般不用支原体，因为它营寄生生活；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。 5目的基因导入受体细胞的方法 6.目的基因的表达需要调控序列，因

6、而用作载体的质粒的基因插入部位的上游需有启动子，下游需有终止子。 7.两次使用的限制酶通常为同一种酶，这样形成的黏性末端碱基之间互补，便于连接。 1.(2012四川卷)将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人生长激素。下列叙述正确的是( ) B A发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物 B大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传 C大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等 D生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶 【解析】 因人生长激素不是大肠杆菌生长和繁殖所必需的物质，所以不是大肠杆菌的初级代谢产物，故A错；将大肠杆菌的质

7、粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，属于基因工程中的人工基因重组，属于可遗传的变异，故B正确；大肠杆菌质粒是小型环状DNA分子，不含尿嘧啶，故C错；生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA聚合酶，而不需要DNA连接酶，故D错。 2.(2011浙江)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( ) C 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ada D每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 【解析】 每个限制性核酸内切酶识别位

8、点只能插入一个外源基因，选项C错误。重组质粒导入受体细胞时，一个细胞可以接受多个质粒，选项A正确。作为一个合格的表达载体，重组质粒可以有一个或多个限制性核酸内切酶识别位点，选项B正确。外源基因可以多次表达，合成多个产物，选项D正确。 3.(2011四川卷)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是( ) 3.(2011四川卷)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番B 茄植株的过程示意图，有关叙

9、述正确的是( ) A过程获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序 B将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白 C过程构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选 D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 【解析】 通过过程获得的目的基因只是比目鱼基因组的部分基因，无法据此测定比目鱼基因组的碱基序列；由于每个抗冻基因的编码区在转录时，均会在其产物mRNA中出现终止密码子，故得不到抗冻能力增强的抗冻蛋白；重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中；检测目的基因在番茄植株内是否完全表达，应

10、进行抗原抗体杂交实验或个体生物学水平检测。 4.甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中错误的是( ) C A甲方法可建立该细菌的基因组文库 B乙方法可建立该细菌的cDNA文库 C甲方法要以脱氧核苷酸为原料 D乙方法需要逆转录酶参与 【解析】首先要知道甲图描述的为该细菌的基因组文库，只要利用DNA限制性核酸内切酶将其原有的DNA切断即可，不需要以脱氧核苷酸为原料。乙图描述的为细菌的部分基因组文库。乙方法需要逆转录酶参与，并需要以脱氧核苷酸为原料。 5.下列关于蛋白质工程的说法，错误的是( ) B A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要 B蛋白质工程是在

11、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 C蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子 D蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程 【解析】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，最终还必须通过改造基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操作。 6.下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的C 是( ) A基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质 B蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成 C当得到可以在70 C条件下保存半年的干扰素后

12、，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下，干扰素可以大量自我合成 D基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的 【解析】基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质；蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成；蛋白质不是遗传物质，不可能自我复制；由于基因工程和蛋白质工程都是对基因进行操作，因此，基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的。 7.天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，

13、获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题： (1)将淀粉酶基因切割下来所用的工具是 限制酶(限制性核酸内切酶) ，用 DNA连接酶 将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子 导入酿酒酵母菌 ，以完成工程菌的构建。 (2)若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用的检测方法是 DNA分子杂交技术 ；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用 抗原抗体杂交或淀粉酶活性 检测。将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，工程菌周围出现透明圈，请解释该现象发生的原因： 该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基，水解淀粉后的区域，遇碘不再变蓝色，产生透明圈 。 (3)如何进一步鉴定不同的转基因