(金版方案)2019高考生物二轮练习“学案”资料：第41讲基因工程

返回学案41基因工程（一）1.基因工程是在

水平上进行设计和施工的，因此又叫做

，其原理是

。2.限制性核酸内切酶主要来源于

；特点是

；切割后形成

末端和

末端。3.DNA连接酶的种类有

和

。4.载体的作用是

；必须具备的条件有能在宿主细胞内复制并稳定地保存，具有多个

切点；具有某些

；种类有

、

和

等。5.目的基因的获取方法主要有

、

、

。人工合成DNA分子DNA重组技术基因重组原核生物专一性识别双链DNA分子上的某种特定核苷酸序列黏性平T4DNA连接酶E·coliDNA连接酶将外源基因送入受体细胞限制酶标记基因质粒λ噬菌体的衍生物动植物病毒从基因文库中获取PCR技术扩增6.完整的基因表达载体包括

、

、

、

。7.转化是指目的基因进入

内，并且在受体细胞内维持

和

的过程。8.将目的基因导入植物细胞常用的方法有

、

和

；将目的基因导入动物细胞常用的方法是

；将目的基因导入微生物细胞常用

处理细胞。9.检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因的方法是

；检测目的基因是否转录出mRNA的方法是

；检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是

。在个体水平上检测目的基因是否表达的方法是

。抗虫或抗病的接种实验目的基因启动子终止子标记基因受体细胞稳定表达农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法显微注射技术Ca2+DNA分子杂交技术分子杂交技术抗原—抗体杂交技术考点1基因工程的工具＊考点精讲＊作用底物作用部位作用结果限制酶DNA分子磷酸二酯键黏性末端或平末端DNA连接酶DNA分子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DNA项目种类1.与DNA相关的酶（1）五种DNA相关酶的比较作用底物作用部位作用结果解旋酶DNA分子碱基对间的氢键脱氧核苷酸单链DNA酶DNA分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸项目种类（2）限制酶与DNA连接酶的关系（如图）2.载体（1）作用①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。②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①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。②有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。③具有特殊的标记基因，以便进行筛选。（3）种类①常用载体——质粒质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。②其他载体在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。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，有利于对目的基因进行检测。＊典例剖析＊【例1】下列与基因工程的基本工具相关的叙述，正确的是（）

A.DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶、DNA连接酶都可以催化形成磷酸二酯键，而限制性核酸内切酶可以催化磷酸二酯键的断裂

B.不同的限制酶切割DNA产生的黏性末端肯定不同

C.E·coliDNA连接酶既可以“缝合”黏性末端，也可以“缝合”平末端

D.质粒作为载体的条件之一是必须含有抗药性基因解析：不同的限制酶切割DNA产生的黏性末端可能相同，故B错误；E·coliDNA连接酶只能“缝合”黏性末端，故C错误；质粒作为载体的条件之一是必须含有标记基因，故D错误。A【知识链接】细菌在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，其限制性核酸内切酶可以识别和切割DNA上的特定碱基序列，降解外源DNA，而其自身或者不具有这种限制酶识别的序列，或者通过甲基酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。＊对应训练＊1.下列关于基因工程的叙述，正确的是（）

A.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列

B.基因工程中最常用的载体是质粒

C.通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理载体DNAD.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作为受体细胞解析：本题考查基因工程，意在考查学生的理解能力。限制性核酸内切酶具有特异性，一种酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割，这种核苷酸序列是脱氧核苷酸序列，即切割的是DNA而不是RNA。可作为载体的有质粒、噬菌体、动植物病毒，其中质粒是最常用的载体。将目的基因与载体结合时，一般用同一种限制性核酸内切酶切割。将目的基因导入受体细胞，植物细胞作为受体细胞时，体细胞也可以；动物细胞作为受体细胞时，只能用其受精卵。答案：B考点2基因工程的操作步骤＊考点精讲＊1.目的基因的获取（1）从基因文库中获取目的基因：如从基因文库或cDNA文库中获取。（2）利用PCR技术扩增目的基因：利用DNA复制的原理在体外特异性的复制某DNA片段以获得呈指数方式增加的目的基因。（3）人工合成法：通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。2.基因表达载体的构建（1）基因表达载体的组成：启动子、目的基因、终止子以及标记基因等。（2）基因表达载体的构建方法（如图）说明：导入的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。3.将目的基因导入受体细胞生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法Ca2+处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的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→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子4.目的基因的检测与鉴定（1）分子水平检测①导入检测：DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含有目的基因的DNA片段作探针检测。（2）个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。转录检测：分子杂交技术，即目的基因探针与mRNA杂交翻译检测：抗原—抗体杂交技术②表达检测＊典例剖析＊【例2】基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是（）

A.目的基因、限制酶、载体、受体细胞

B.重组DNA、RNA聚合酶、限制酶、连接酶

C.工具酶、目的基因、载体、受体细胞

D.模板DNA、mRNA、质粒、受体细胞解析：基因工程实施必须具备的四个必要条件是工具酶、目的基因、载体和受体细胞。C【技巧点拨】（1）要使目的基因和载体能够连接，常使用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，使二者具有相同的黏性末端，这是基因工程中构建基因表达载体的重要环节。（2）基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。（3）基因工程操作过程中只有第三步（将目的基因导入受体细胞）没有发生碱基互补配对的现象。第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步存在分子水平杂交方法。＊对应训练＊2.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：基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的产物是胰岛素原，无生物活性；载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞，目的基因的表达与抗性基因存在与否无关。D1.下列关于载体的叙述，错误的是（）

A.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，最好只有一个切点，但还要有其他多种限制酶的切点

C.目前常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒

D.具有某些标记基因，便于对其进行切割解析：基因表达载体上的标记基因是一段特殊的DNA序列，主要是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。D2.下列有关基因工程的叙述，正确的是（）

A.基因工程是细胞水平上的生物工程

B.基因工程的产物对人类都是有益的

C.基因工程产生的变异属于人工诱变

D.基因工程育种的优点之一是目的性强解析：本题考查的知识点是基因工程的概念，解答本题的关键是理解基因工程的概念。基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造(目的性强)和重新组合(基因重组)，然后导入受体细胞内，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物，但并不是所有的基因产物对人类都是有益的。所以选D。D3.2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个“融合基因”，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。下列关