2013年高考冲刺生物总复习课件：21基因工程

1、专题21 基因工程基因工程的诞生 知道各阶段的发现对基因工程的意义 基因工程的原理及技术 基因工程的原理和其中涉及的各种技术手段是选修三的高频考点 基因工程的应用 熟知基因工程在农业、畜牧业和生物制药方面的各种应用 蛋白质工程 熟知蛋白质工程的原理及其与基因工程的区别和联系 基因工程的工具【典例1】(2011浙江高考)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

2、酶分子【审题视角】解答本题需要明确以下几点：(1)理解(运)载体的来源、结构和特点。(2)明确限制性核酸内切酶的作用。【精讲精析】选C。具体分析如下：选项内容分析A项正确每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒才能表达出腺苷酸脱氨酶 B项正确要让目的基因与质粒形成重组质粒，两者必须用同种限制性核酸内切酶切割，所以每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 C项错误质粒作为(运)载体的条件之一是有多种限制性核酸内切酶的识别位点，但每种限制性核酸内切酶只有一个识别位点，只能插入一个目的基因(ada) D项正确ada导入大肠杆菌成功的标志是表达腺苷酸脱氨酶，因此每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶

3、分子 【命题人揭秘】命题规律：基因工程的工具是基因工程部分的重要考点，是理解基因工程的关键点之一。命题角度通常以具体基因与相应(运)载体的结合和导入受体细胞的过程作为切入点，全面考查限制性核酸内切酶、DNA连接酶和(运)载体的作用和组成。预测该考点多结合具体的生产应用与基因工程的具体过程相结合进行考查。备考策略：基因工程的工具是进行基因工程操作的必要条件，在复习中应重点关注以下几点：(1)理解限制性核酸内切酶的作用特点，能根据信息写出限制性核酸内切酶切割后形成的末端。(2)理解限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用对象都是磷酸二酯键。(3)理解(运)载体的基本特点以及常用的(运)载体。 基因工程

4、的操作程序【典例2】(2012福建高考)肺细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。请回答：(1)进行过程时，需用_酶切开载体以插入let-7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let-7基因转录，该部位称为_。(2)进行过程时，需用_酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。(3)研究发现，let-7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取_进行分子杂交，以直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖

5、受到抑制，可能是由于细胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。【审题视角】解答本题的关键是：(1)注意目的基因和载体需用同一种限制性核酸内切酶切割。(2)注意题干信息“let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制”，由此推出肺癌细胞增殖受到抑制的原因是let-7基因翻译抑制。【精讲精析】(1)基因工程中目的基因和载体需要同一种限制性核酸内切酶切割产生相同的黏性末端，使目的基因与载体结合，载体中与RNA聚合酶识别和结合的部位是启动子。(2)原代培养产生的细胞需用胰蛋白酶处理，分散成单个细胞。(3)检测目的基因是否转录需提取受体细胞中的RNA进行分子杂交；由图2可知

6、 let-7基因翻译抑制则不能产生RAS蛋白，因此RAS蛋白减少，肺癌细胞的增殖就受到抑制。答案：(1)限制性核酸内切(或限制) 启动子(2)胰蛋白(3)RNA RAS蛋白【命题人揭秘】命题规律：基因工程的操作程序是基因工程部分的主要内容，其核心是表达载体的构建。基因工程是选修3中最重要的考点。考查时，多通过具体实例全面考查对基因工程操作流程的理解程度。预测该考点的命题会以基因表达载体的构建为切入点，综合考查基因工程的操作和应用。备考策略：分析近几年有关基因工程的操作程序的试题特点，不难看出经常以图形为载体，考查基因工程操作的具体过程和过程中相关概念的表达，试题考查内容较浅，记忆性的知识较多。

7、复习时可从以下四个方面入手：(1)对关键内容进行对比、归纳，便于理解和记忆。如目的基因的导入方法，可采用表格归纳。(2)要熟悉四个步骤中的具体操作方法和目的。(3)准确把握基因工程中的基本概念，如基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分。(4)多与细胞工程、胚胎工程进行联系、对比，便于全面掌握生物工程的操作。 基因工程的概念高考指数:1.(2010新课标全国卷)下列叙述符合基因工程概念的是( )A.B(淋巴)细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B(淋巴)细胞中的抗体基因B.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C.用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改

8、变，通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上【解析】选B。A项属于动物细胞工程的内容；C项属于微生物发酵工程的内容;D项自然状态下的噬菌体侵染细菌后的DNA整合，不是人工操作的。 基因工程的工具高考指数:2.(2009浙江高考)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.限制性核酸内切酶和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【解析】选D。A项，基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动植物

9、或微生物；B项，常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；C项，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，只有经过一定的处理激活以后，才有生物活性;D项，载体上的抗性基因作为标记基因，其作用主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。【误区警示】根据基因工程原理，胰岛素基因可以在体外进行基因表达，合成胰岛素，但是不要忽视了胰岛素是一种真核生物的分泌蛋白，需要内质网、高尔基体等加工运输，而原核生物大肠杆菌中，缺少蛋白质加工运输的结构。3.(2012全国新课标)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

10、)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下： AATTCG GCTTAA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_也可作为运载体。(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_。【解题指南】解答本题需掌握以下知识：(1)限制性内切酶的作用和特点。(2)DNA连接酶的种

11、类。(3)运载体的类型。(4)受体细胞的选择原理。【解析】(1)当限制性内切酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制性内切酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。(2)为使运载体与目的基因相连，不同的限制性内切酶应该切出相同的黏性末端。(3)DNA连接酶根据其来源的不同分为两类，一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为Ecoli DNA连接酶，另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4 DNA连接酶。(4)反转录是指以RNA为模板在逆转录酶的作用下合成DNA的过程，可以在体外短时间内大量扩增DNA的技术叫PCR(多聚酶链式反应)。(5)基因工程中可

12、以作为运载体的除质粒外，还有噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(6)大肠杆菌细胞有细胞壁和细胞膜，能阻止质粒(外源DNA)等物质的进入，只能通过Ca2+处理细胞，使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)才能作为受体细胞。答案：(1)黏性末端 平末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的相同(3)Ecoli T4(4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR(5)噬菌体的衍生物 动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱4.(2012天津高考)生物分子间特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质-DNA

13、复合体”获得DNA片段信息的过程图。据图回答：(1)过程酶作用的部位是_键，此过程只发生在非结合区DNA，过程酶作用的部位是_键。(2)两过程利用了酶的_特性。(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒，需要将过程的测序结果与_酶的识别序列进行比对，以确定选用何种酶。(4)如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别、结合的DNA序列区为基因的_。(5)以下研究利用了生物分子间特异性结合性质的有_(多选)。A.分离得到核糖体，用蛋白酶酶解后提取rRNAB.用无水乙醇处理菠菜叶片，提取叶绿体基粒膜上的光合色素C.通过分子杂交手段，用荧光物质标记的目的基因进行染色体基因定位D.将抑制成熟基因导入番

14、茄，其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合，终止后者翻译，延迟果实成熟【解题指南】解答本题的关键是：(1)明确酶的作用具有专一性。(2)知道无水乙醇提取色素时是将叶绿体中的所有色素提取出来。【解析】(1)DNA酶作用于DNA分子后，若将DNA分子切割成片段，应作用于磷酸二酯键，蛋白酶作用于蛋白质中的肽键。(2)酶的作用特点是具有专一性。(3)若用DNA片段构建重组质粒，需要与限制性核酸内切酶切割的识别序列进行比对，选用切割后获得的相同片段所对应的限制性核酸内切酶进行切割。(4)RNA聚合酶特定结合启动子中RNA聚合酶结合位点。(5)蛋白酶特定处理蛋白质，DNA分子杂交和mRNA与基因的互

15、补都体现了碱基互补配对原则。答案：(1)磷酸二酯 肽(2)专一性(3)限制性核酸内切(4)启动子(或转录起始区)(5)A、C、D5.(2010江苏高考)下表中列出了几种限制酶(限制性核酸内切酶)识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是_。(4)与只使用EcoR 相比较，使用BamH和Hind 两种限制酶同时处理质粒和外源DNA的优点在于可以

16、防止_。(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在_的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。【解题指南】解答本题的关键是明确以下三点：(1)限制酶识别特定DNA序列、并在特定位点上进行切割；(2)DNA连接酶是将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，不需要模板；(3)载体的结构特点必须具备多个限制酶切割位点、复制原点、标记基因等。【解析】本题考查基因工程中限制酶的作用特点。(1)质粒切割前是双链环状DNA分子

17、，所有磷酸基团参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出，质粒上只含有一个Sma的切点，因此被该酶切割后，质粒变为线性双链DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。(2)由题目可知，Sma识别的DNA序列中只有G和C，而G和C之间可以形成三个氢键，A和T之间可以形成两个氢键，所以Sma酶切位点越多，热稳定性就越高。(3)质粒抗生素抗性基因为标记基因，由图2可知，标记基因和外源DNA目的基因中均含有Sma酶切位点，都可以被Sma破坏，故不能使用该酶剪切含有目的基因的DNA。(4)若只使用EcoR ，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用连接酶连

18、接时，会产生质粒和目的基因自身的连接产物，而利用BamH 和Hind 剪切时，质粒和目的基因两端的黏性末端不同，用DNA连接酶连接时，不会产生自身连接产物。(5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要连接酶作用，故混合后加入DNA连接酶。(6)质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。(7)将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，含有重组质粒的个体才能吸收蔗糖，因此可利用蔗糖作为惟一碳源的培养基培养受体细胞，含有重组质粒的细胞才能存活，不含有重组质粒的细胞因不能利用碳源而死亡，从而达到筛选目的。答案：(1)0、2 (2)高(3)Sma会破坏质粒的抗性基因

19、和外源DNA中的目的基因(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞(7)蔗糖为惟一碳源 基因工程的原理和操作程序高考指数:6.(2012江苏高考)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp、BamH、Mbo、Sma4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG 、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题：(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由_连接。(2)若用限制酶Sma完全切割图1中DNA片段，产生的末端是_末端，其产

20、物长度为_。(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma完全切割，产物中共有_种不同长度的DNA片段。(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是_。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加_的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_。【解题指南】解答本题的关键是：(1)准确识别各种限制酶的切割位点。(2)重组质粒中最少含有一种抗性基因。【解析】(1)两条脱氧核苷酸链之间的

21、碱基通过氢键相连，一条脱氧核苷酸链之间的碱基通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖连接。(2)根据限制酶Sma识别的碱基序列可知，限制酶Sma切割产生的末端为平末端，在图1序列中共有2个Sma的切割位点，切割后形成3种不同长度的产物，分别为537 bp、790 bp、661 bp。(3)图1中有Sma的两个识别序列，完全切割后产生3个不同长度的DNA片段，若虚框中的碱基被T-A替换，则产生2个DNA片段，其中1个DNA片段与上次切割的相同，因此经完全切割后共产生4种不同长度的DNA片段。(4)切割目的基因可选用限制酶BamH和限制酶Mbo，但限制酶Mbo可将质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因都破

22、坏，而限制酶BamH只破坏抗生素A抗性基因，因此只能选用限制酶BamH；重组质粒中含有抗生素B抗性基因，因此可在含抗生素B的培养基上培养。答案：(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平 537 bp、790 bp、661 bp(3)4(4)BamH 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接7.(2011四川高考)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 ( )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

23、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】选B。A项，过程通过逆转录而获得的目的基因中不含有内含子，而基因组测序测的是全部基因，不能用于基因组测序；B项，从题中可知抗冻能力增强是因蛋白中的11个氨基酸的重复序列增多，而不是抗冻基因编码区重复来使抗冻能力增强；C项，农杆菌的作用是感染番茄植株而使重组质粒进入受体细胞，不是用来筛选；D项，基因完全表达包括转录和翻译，检测翻译要用抗原抗体杂交，不能用DNA探针技术。8.(2010浙江高考)在用基因工程技术

24、构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是( )A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C.将重组DNA分子导入烟草原生质体D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞【解析】选A。限制性核酸内切酶是用来切割获取抗除草剂基因片段，而非烟草花叶病毒的RNA，A错；DNA连接酶可以将获取的目的基因和(运)载体结合，构建基因表达载体，B正确；将获取的重组DNA分子导入到烟草受体细胞中，目的基因会在其中表达，使烟草具备抗除草剂的特性，欲筛选出抗除草剂的转基因烟草，可以将烟草放在含除草剂的培养基中培养，观察其是否能够正常生长，C、D正确。9.(20

25、11安徽高考)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。(1)进行转基因操作前，需用_酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_和_之间。(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2+)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、_和_。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_，增加培养的细胞数量，也有利于

26、空气交换。【解析】考查的知识点为动物细胞培养和基因工程。(1)用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织，会使组织分散成单个细胞。(2)启动子应位于目的基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，终止子应位于目的基因的尾端，它相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。(3)PCR反应需要在一定的缓冲液中才能进行，同时还需提供：水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、耐热的DNA聚合酶、引物。(4)多孔的中空薄壁小玻璃珠有利于空气交换，同时增大细胞培养的表面积，有效缓解了接触抑制。答案：(1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)启动子 终止子(3)对干扰素基因特异的引物对 Taq DNA聚合酶(4)扩大细

27、胞贴壁生长的附着面积10.(2011海南高考)回答有关基因工程的问题：(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生_末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生_(相同、不同)黏性末端的限制酶。(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用_处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为_。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成_，常用抗原抗

28、体杂交技术。(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的_中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的_上。【解题指南】解答本题的三个关键点：(1)理解基因工程工具如何构建基因表达载体。(2)理解目的基因导入受体细胞的处理方法。(3)理解分子水平上目的基因检测与鉴定方法。【解析】(1)限制酶切割产生两种末端：黏性末端和平末端；用同一种限制酶分别切割目的基因和质粒得到的两个末端是相同的。(2)基因工程检测的方法：检测目的基因是否导入，采用DNA分子杂交技术；检测目的基因是否转录，采用分子杂交技术；检测是否形成蛋白质，采用抗原-

29、抗体杂交技术。(3)基因工程的目的是获得稳定遗传的新品种，因此要把目的基因插入到染色体的DNA分子中。对于不同的受体细胞，导入目的基因的方法不同。双子叶植物和裸子植物采用的农杆菌转化法需要将目的基因整合到农杆菌的Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌感染受体细胞将含有目的基因的T-DNA转移到受体细胞的染色体DNA上。答案：(1)平 相同(2)RNA聚合酶识别和结合的部位 Ca2+分子杂交技术 蛋白质 (3)T-DNA 染色体DNA11.(2011山东高考)人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。(1)卵母细胞除从活体

30、输卵管中采集外，还可从已处死的雌鼠_中获取。(2)图中的高血压相关基因作为_，质粒作为_，二者需用_切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有_有关。(3)子代大鼠如果_和_，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。(4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是_、早期胚胎培养和胚胎移植。【解析】本题主要考查基因工程和胚胎工程技术。(1)获取卵母细胞的途径：从活体输卵管中采集，从已处死的雌鼠卵巢中获取。(2)题干中论述：利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠，所以推测目的基因为与高血压相关的基因，质粒为载体，两者必须用相

31、同的限制性核酸内切酶切割，有相同的黏性末端，才能连接，能被限制性核酸内切酶切割，是因为具有限制性核酸内切酶的切割位点。(3)如果检测到相应蛋白质，即可在分子水平进行检测目的基因是否表达，如果检测已患高血压，即可在个体水平进行检测目的基因是否表达。(4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。答案：(1)卵巢(2)目的基因 载体 同一种限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶的切割位点(3)检测到相应蛋白质 出现高血压 (4)体外受精12.(2009福建高考) 转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有Pst 、Sma 、EcoR 、Apa 等四种限制酶

32、切割位点。请回答： (1)构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶_，对_进行切割。(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有_，作为标记基因。(3)香蕉组织细胞具有_，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的_。【解析】(1)从图可看出，只有Pst、EcoR两种酶能保持抗病基因结构的完整性，所以构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶Pst、EcoR两种酶，对抗病基因的DNA和质粒进行切割。(2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该

33、培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有抗卡那霉素基因，以此作为标记基因。(3)香蕉组织细胞具有全能性，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的脱分化和再分化。答案：(1)Pst、EcoR 含抗病基因的DNA和质粒(2)抗卡那霉素基因 (3)全能性 脱分化、再分化 基因工程的基本工具及比较1.有关酶的比较 种类项目限制(性核酸内切)酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶 作用底物 DNA分子 DNA分子片段 脱氧核苷酸 DNA分子 作用部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 碱基对间的氢键 种类项目限制(

34、性核酸内切)酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶 作用特点 切割目的基因及载体，能专一性识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上 将DNA两条链之间的氢键打开 作用结果 形成黏性末端或平末端 形成重组DNA分子 形成新的DNA分子 形成单链DNA分子 2.载体作用 作为运载工具，将目的基因转移到受体细胞内利用它在受体细胞内实现目的基因的大量复制 具备的条件 能在受体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

35、外源基因连接具有特殊的标记基因，以便进行筛选 种类 质粒：一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并能够自我复制的小的双链环状DNA分子噬菌体的衍生物动植物病毒【名师点睛】1.限制酶的应用特点(1)在获取目的基因和切割载体时最好用同一种限制酶，以获得相同的黏性末端。(2)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接，可用不同的限制酶处理目的基因和载体。2.载体的两点说明(1)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。(2)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。

36、 基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取方法(1)从基因文库中获取；(2)利用PCR技术扩增目的基因；(3)人工合成，常用的方法是反转录法和化学合成法。 2.基因表达载体的构建(1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，并使目的基因能够表达和发挥作用。(2)组成(如图) 目的基因启动子：位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA终止子：位于基因的尾端，使转录停止标记基因：鉴别受体细胞中是否含目的基因3.将目的基因导入受体细胞的方法植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 显微注射技术 感受态细胞法(或Ca2

37、+处理法) 受体细胞 体细胞或受精卵 受精卵 原核细胞 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 转化过程 目的基因插入Ti质粒的T-DNA上进入农杆菌导入植物细胞稳定维持和表达 目的基因表达载体提纯取受精卵显微注射受精卵移植 新性状动物 首先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使细胞壁的通透性增大，细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的感受态。第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程 4.目的基因的检测和鉴定【名师点睛】1.基因工程操作过程中发生碱基互补配对的步骤(1)获取目的基因和同种限制酶处理载体：得到的黏性末端碱基互补；(2)

38、构建基因表达载体：目的基因的黏性末端与载体的黏性末端互补；(3)表达检测DNA-DNA、DNA-RNA杂交时，遵循碱基互补配对原则。2.原核细胞、真核细胞基因结构的异同(1)相同点：都有编码区、非编码区，在非编码区都有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在编码区上游均有与RNA聚合酶结合的位点。(2)不同点：原核细胞的基因结构简单，编码区连续；真核细胞的基因结构复杂，编码区间隔，不连续。3.操作的注意问题(1)获取目的基因时要保证其完整性。(2)质粒的切割要保证标记基因的完整性。 基因工程的应用转基因生物 目的基因 成果举例 植物基因工程 抗虫转基因植物 抗虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、

39、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因 抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米 抗病转基因植物 抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因；抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因 抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒 转基因生物 目的基因 成果举例 植物基因工程 抗逆转基因植物 抗逆基因：渗透压调节基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因 抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米 改良品质的转基因植物 优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因 高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛 转基因生物 目的基因 成果举例 动物基因工程 提高生长速度的转基因动物 外源生长激素基因 转基因绵羊、转基因鲤鱼 生产药物的转基因动物 药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子 乳腺生物反应器 改善畜产品品质的转基因动物 肠乳糖酶基因 乳汁中含乳糖较少的转基因牛 作器官移植供体的转基因动物 导入某种调节因子或除去抗原决定基因的供体基因组 利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官 转基因生物 目的基因 成果举例 基因治疗 体