2019版高考生物一轮总复习 第十单元 现代生物科技专题 第33讲 基因工程学案

1、第三十三届基因工程考试标准加以考试考试标准加以考试1 .工具酶催化剂的发现和基因工程的诞生a3 .基因工程的应用a2 .基因工程原理和技术乙4 .活动：提出生活中的难题，制定用基因工程技术解决的方案c测试基因工程的含义和操作工具1 .基因工程的含义(1)概念：将一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)转移到另一种生物的细胞球中，使得该遗传物质所具有的遗传信息在接纳体细胞球中表达。(2)核心：建构重组DNA分子。(3)理论基础： DNA是生物遗传物质的发现、DNA双螺旋结构的建立和遗传信息传递方式的鉴定.2 .基因工程的基本工具考虑讨论已知限制性核酸内切酶催化剂EcoR和Sma识别的盐

2、化学基序列和酶催化剂切点分别为GAATTC和CCCGGG，两个限制性核酸内切酶催化剂切断DNA后产生的末端如下.EcoR限制性核酸内切酶和Sma限制性核酸内切酶识别的盐化学基序列不同，切断部位不同(“相同”或“不同”)，限制性核酸内切酶显示有专一性。2 .观察下图所示过程，回答必要的工具酶催化剂及相关问题(1)为限制性核酸内切酶催化剂为DNA连接酶； 两者的作用部位均为磷酸二酯类化合物键。(2)限制性核酸内切酶不切断自身DNA的理由：原核生物中不存在的该酶催化剂的识别序列或者识别序列被改变。3 .载体应具备的条件及其作用(接线)4、限制性核酸内切酶催化剂Mun 和限制性核酸内切酶催化剂EcoR

3、的识别序列和剪接位点分别为CAATTG和GAATTC。 图中显示了4种质粒和目的基因，箭头所指的部位是有限核酸内切酶的识别部位，质粒的阴影部分显示了标识牌基因。 适用于图示的目的基因运载体的质粒是以下中的哪一个？从图中可以看出，质粒没有标识牌基因，不适合作为运载体的质粒和的标记基因都有限制核酸内切酶的识别位点。 仅质粒有标记基因，Mun的切断部位不在标记基因上。题型基因工程的操作工具1 .图为DNA分子由不同酶催化剂引起的变化，在以下选项中可显示限制性核酸内切酶催化剂、DNA多聚酶、DNA连接酶、外消旋酶催化剂序列的是()A. B.C. D.答案c解析受限核酸内切断酶催化剂，在特定部位可以切断

4、DNA分子的DNA多聚酶或DNA分子复制时将脱氧核苷酸连接到脱氧核苷酸链的DNA连接酶，可以结合限制性核酸内切断酶催化剂切开的磷酸二酯类化合物键。 解旋酶的作用是解开DNA双链，向复制和转录提供数字大板块。2.(2017常州模拟)要利用某个目的基因(参见图甲)和P1噬菌体运载体(参见图乙)建构重组DNA (参见图c )，限制性核酸内切酶催化剂的酶催化剂切点分别为Bgl (AGATCT )、ecorI ()，以下分析合理()a .用a.ecorI切断目的基因和P1噬菌体运载体b .用Bgl和EcoR切断目的基因和P1噬菌体运载体c .用Bgl和Sau3A切断目的基因和P1噬菌体运载体用d.eco

5、rI和Sau3A切断目的基因和P1噬菌体运载体答案d解析解本问题的关键是弄清切断后目的基因的插入方向，在EcoR和Sau3A切断目的基因和P1噬菌体运载体，所建构的重组DNA中的RNA多聚酶在插入目的基因上的移动方向必须与图c相同。几种容易混淆的酶催化剂的比较名字功能应用程序限制核核酸内切酶特异性切断DNA链中磷酸二酯类化合物键重组DNA技术与基因诊断核糖核酸连接酶连接DNA片段间的磷酸二酯类化合物键基因工程核糖核酸多聚酶连接DNA片断和各个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯类化合物结合DNA复制核糖核酸多聚酶连接RNA片段和各个核糖核苷酸之间的磷酸二酯类化合物结合RNA复制和转录反转录酶作用于磷酸二酯

6、类化合物键以RNA为铸造模型得到DNA解旋酶切断碱基对间的氢键DNA复制核糖核酸水解作用酶催化剂切断DNA分子的所有磷酸二酯类化合物键水解作用DNA试验点2基因工程的基本操作程序、应用及相关的设定修订案1 .基因工程的基本操作步骤(一)获得目的基因目的基因序列已知：化学合成或PCR扩增； 目的基因序列不明：从基因实况拉力赛中取得。(2)形成重组DNA分子(基因工程的核心):通常将目的基因和运载体DNA分别用相同的限制性核酸内切酶切割，然后用DNA连接酶连接目的基因和运载体DNA，形成重组DNA分子。(3)将重组DNA分子导入接纳体细胞球常用的接纳体细胞球：大肠菌群、纳豆菌、酵母菌和动植物细胞球

7、等。导入方法：用氯化钙元素处理大肠菌群可以提高大肠菌群细胞贴壁的渗透性，使重组质粒容易进入。(4)筛选包含目的基因的接纳体细胞球筛选原因：并非所有的细胞球都接受重组DNA分子，因此需要筛选含有目的基因的接纳体细胞球。筛分法：在含抗生素培养基中培养接纳体细胞球，选择含重组质粒的接纳体细胞球。(5)目的基因的表达目的基因在宿主细胞球中表达，产生人们所需要的功能物质。2 .基因工程的应用应用领域优点遗传育种转基因植物所需时间短，克服了远亲亲本难以亲近的缺陷转基因动物指转入外来基因的动物。 优点是节省时间和劳力，取得一定的经济效益治疗基因工程和疾病抗基因工程药主要有胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等基因治疗目

8、的向细胞球中导入正常功能的基因，纠正或补偿基因缺陷，达到治疗目的基因工程与生态环境保护开发分解性的新塑料改造分解石油的细菌，提高分解石油的能力等考虑讨论1 .重组DNA分子的组成和各部分的作用(接线)2 .根据图选择相关的限制性核酸内切酶催化剂在基因工程中，需要使用特定的限制性核酸内切酶催化剂来截断目的基因和质粒，使重组和筛选变得容易。 有限制的核酸内切酶I的识别排列和切断网站是-GGATCC-； 限制性核酸内切酶的识别序列和切割部位为-GATC-。如图所示，切断目的基因必须选择限制性核酸内切断酶催化剂ii，切断质粒必须选择限制性核酸内切断酶催化剂I。3 .完成以下填充(1)原核生物作为接纳体

9、细胞球的优点：繁殖快，单细胞球多，遗传物质相对少。(2)感受态的本质是将目的基因整合到接纳体细胞球染色体组中。4 .补充目的基因的检测和鉴定的方法示意图；5 .图为抗虫棉培育过程，图为回答以下问题：(1)无论该基因工程中的目的基因和运载体分别是什么，为什么要用相同的限制性核酸内切酶催化剂来处理目的基因和运载体？提示目的基因为Bt毒蛋白基因，运载体为Ti质粒。 用同一限制性核酸内切酶催化剂处理目的基因和运载体，可以得到同一粘性末端，重组DNA分子的形成变得容易。(2)在本例中，检测目的基因是否表达的一般方法是什么？暗示着用棉叶养棉铃虫。问题类型1基因工程的操作步骤1.(2017北京牌，5 )为了

10、增加菊花的花色类型，研究者计划从其他植物中爱沙尼亚克朗花色基因c (图1 )，与质粒(图2 )重组，通过农杆菌导入菊花。以下操作与实验目的不一致的是()a .利用限制性核酸内切酶催化剂EcoR和连接酶建构重组质粒用含有b.c基因的农杆菌感染菊花糖，将c基因导入细胞球c .在培养基中添加卡那霉素，筛选感受态的菊细胞球d .利用分子杂交技术检测c基因是否与菊花染色体整合答案c在建构基因表达运载体时，为了保证目的基因和运载体的连接，必须用同种限制性核酸内切离酶催化剂进行切离，产生相同的粘性末端，用DNA连接酶催化剂进行连接，在图中的目的基因两端、启动子和终止子之间有限制性核酸内切离酶ecori的切离

11、部位，可以选择限制性核酸内切离酶ecori与目标基因菊是孪生子叶植物，将目的基因导入孪生子叶植物细胞球的常用方法是农杆菌转化法，b项正确图2中重组质粒中的抗性基因是潮霉素抗性基因，培养基中应添加潮霉素，筛选转化菊细胞， DNA分子杂交技术常用于检测c项是否插入了转基因生物染色体DNA中，d项是正确的。2.(2017诸暨中学统考)科学家将外来目的基因与大肠菌群质粒重组，在大肠菌群表达成功。 下图显示了筛选含有重组质粒建构和目的基因的大肠菌群的过程。 请按照图回答以下问题(1)步骤和步骤中常用的刀具酶催化剂是：经过(2)和的步骤，在一部分质粒上的_基因内插入外源目的基因，形成重组质粒。(3)步骤是

12、一个过程。 为了促进这个过程，应该用来处理大肠菌群。(4)步骤的目的是将三角瓶内的大肠菌群接种含有四环素的培养基a中进行培养，筛选。 能在a生长的大肠菌群是_种。(5)工序用无菌牙签取出a上的个别菌落，分别接种b (含氨西林和抗四环素)和c (含抗四环素) 2个培养基的相同位置。 经过有会儿，菌落的生长情况如上图所示。 包含目的基因的蚁群位于(“b”或“C”)_，因此，请在图中相应的位置加上圆圈。将回答(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)氨西林耐受力(3)重组质粒导入含有大肠菌群氯化钙元素(4)抗四环素抗性基因的大肠菌群2 (5)C，如下图所示解析(1)的步骤和是用同种限制性核酸内切断酶催

13、化剂切断目的基因和质粒，得到相同粘性末端，然后用DNA连接酶将两者连接，形成重组质粒。(2)质粒有氨苄青霉素抗性基因和抗四环素抗性基因，从步骤和中建构的重组质粒的图像可知，部分质粒的氨苄青霉素抗性基因插入了目的基因。(3)根据标题图，步骤是将重组质粒导入接纳体细胞球大肠菌群，氯化钙元素处理可增加大肠菌群细胞贴壁的渗透性，增强对重组质粒的吸收能力。(4)由于质粒具有抗四环素抗性基因，未插入目的基因，所以导入质粒的大肠菌群都有抗四环素耐受力，均可存活，未导入质粒的不能存活，可生长在筛选包括抗四环素抗性基因在内的大肠菌的a的大肠菌，必须与导入空白质粒的大肠菌重组(5)目的基因的插入破坏了氨西林抗性基

14、因，所以含有目的基因的大肠菌群不能生存于含有氨苄青霉素的培养基b上，而能够生存于c上，其位置是在b中不生长而在c中生成菌落的位置。基因工程操作中的六大误区(1)目的基因的插入部位并不随意。基因表达需要启动子和终止子调控，所以目的基因应位于启动子与终止子之间的部位。(2)基因工程操作中只有第三步(将重组DNA分子导入接纳体细胞球)没有盐化学基互补情侣对戒现象。 第一步检测存在通过反转法得到的DNA，第二步检测存在粘性末端连接现象，第四步检测存在分子水平单孢杂交法。(3)作为原核生物接纳体细胞球的优点：繁殖快，单细胞球多，遗传物质相对少。(4)一般情况下，用相同的限制性核酸内切断酶催化剂切断含有质

15、粒和目的基因的片段，但通过分别切断质粒和目的基因，有时可避免质粒和质粒间、目的基因和目的基因间的连接。(5)目的基因进入接纳体细胞球内，在接纳体细胞球内维持稳定和表达的过程称为感受态。 感受态的本质是目的基因整合到接纳体细胞球染色体染色体组中。(6)不熟悉标记基因种类和作用：标记基因的作用筛选，目的基因是否引入接纳体细胞球的检测，常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为有色物质)等。题型二基因工程的原理及应用3.(2017河西区一型)图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。 以下的相关记述，正确的是()A.、的操作使用了限制核酸内切断酶催化剂和DNA多聚酶B.工艺利用膜的结构特性，在显微镜下

16、观察细胞球的Ti质粒是筛选标记之一应用c.DNA探针技术可以检测细胞球中的目的基因是否表达d .一般只要显示抗虫性状，表示植株产生遗传变异答案d解析、的操作显示形成重组DNA分子，在此过程中使用限制性核酸内切酶催化剂和DNA连接酶，a项是错误的。 光学显微镜不能观察到质粒，该基因工程可在个体水平上进行鉴定，即植株叶片上有木有抗虫效果，b项是否错误检测细胞球中的目的基因是否表达需要抗原抗体杂交技术和个体水平的检测，c项错误，一般只要显示抗虫性状，植株即可4 .以下关于基因工程应用的描述正确地为()a .基因治疗是将缺陷基因诱导为正常基因b .基因诊断的基本原理是DNA分子杂交c .一种基因探针可

17、以检测水体中的各种细小病毒d .利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人b淋巴细胞的DNA答案b解析基因治疗是目的细胞球中导入正常功能的基因，达到治疗疾病的目的，a项也称为错误的基因诊断DNA诊断或分子诊断，通过分子生物学和分子遗传学技术，直接检测分子结构水平和表达水平异常、判断和利用疾病的原理是DNA分子杂交，b项是基因探针是含有经放射性同位素元素体(或荧光分子)标识牌的目的基因的DNA片段，一种基因探针只能检测到水体中的一种或一种细小病毒，而c项是错误的。 利用基因工程生产乙肝疫苗，建构含有乙型肝炎病毒表面抗原基因的重组质粒，转染与之相应的宿主细胞球，例如酵母菌、中国仓鼠卵巢细胞(中国火腿星空卫视卵巢细胞，无限繁殖细胞)，产生乙肝表面抗原蛋白。基因诊断和基因治疗(1)基因诊断方法：根据盐化学基互补情侣对戒的原则，解开互补的双链DNA，再用同位素、荧光分子或