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1、2011一轮复习 基因工程（第一课时）,考纲解读,1.DNA重组技术的基本工具 2.基因工程的基本操作程序 3.基因工程的应用 4.基因工程的成果与发展前景 5.蛋白质工程的崛起,考向指南,基因工程是生物工程的主要领域，常与其他技术组合运用而达到定向改造生物的目的。试题中一般以具体实例对基因工程的操作过程、基因工程的应用、当今基因工程的新进展等进行考查，如2010年高考就侧重于基因工程有关知识的考查。上海卷、江苏卷、全国2卷、广东卷等都有考题出现。,一、基因工程的原理及技术,1、原理：,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基 因,DNA分子水平,剪切拼接导入表达,人类需要的基因产物,考点归
2、纳,1(2010全国，5)下列叙述符合基因工程概念的是 ( ) AB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：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和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使目的基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。所以B为基因工程，而A为动物细胞工程，C为诱变育种，D无人为因素不
3、属于基因工程。 答案：B,2基因工程的基本工具的比较,切割目的基因和载体,拼接DNA片段，形成重组DNA,两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键,(1)识别特定的核苷酸序列 (2)在特定位点上切割,(1)EcoliDNA连接酶只能连接黏性末端 (2)T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端,EcoR限制酶 Sma限制酶,EcoliDNA连接酶 T4DNA连接酶,携带目的基因进入受体细胞,(1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制 (2)有多个限制酶切割位点 (3)具有特殊的标记基因,质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒,考点归纳,限制性核酸内切酶-“分子手术刀”,DNA连接酶-“分子缝合针”,2(2
4、010江苏生物，27)下表中列出了几种限制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。 (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BmaH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止 _,0、2,Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因,质粒和含目的基因的外源,DNA片段自身环化,(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
5、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。,DNA连接,鉴别和筛选含有目的基因,的细胞,蔗糖为唯一含碳营养物质,解析：本题综合考查基因工程的过程及应用。(1)质粒是双链环状DNA分 子，在Sma切割前没有游离的磷酸基团，Sma作用于两个核苷酸之 间的磷酸二酯键，切割产生的DNA片段末端是平末端，因而质粒经切割 后含有2个游离的磷酸基团。 (3)据图1可知，Sma切割的位点在抗生素抗性基因之中，抗生素抗性基因是标记基因，应尽量避免破坏，据图2可知Sma切割的位点在目
6、的基因之中，破坏了目的基因，所以不能使用Sma切割。 (4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因，在基因表达载体构建时，常形成三种连接方式，其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接，用两种限制酶可避免此类现象。 (5)基因表达载体的构建过程中需加DNA连接酶，连接脱氧核糖和磷酸。(6)抗生素抗性基因属于标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 (7)目的基因是蔗糖转运蛋白基因，将其导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，应进行目的基因的检测与鉴定，可根据受体细胞是否含有蔗糖转运蛋白，即是否具备吸收蔗糖的能力判断基因工程是否成功，因而可在含有蔗糖(唯一碳源)的培养基中培养。,1.目的
7、基因的获取 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,二、基本步骤：,考点归纳,1.目的基因的获取,常用方法：,从基因文库获取目的基因 基因组文库（一种生物的所有基因） 部分基因文库：如cDNA文库（部分基因） 利用PCR技术扩增目的基因 原理：生物体外DNA双链复制的原理 通过DNA合成仪直接人工合成 基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。,考点归纳,2.基因表达载体的构建,目的：是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代,(核心）,3.将目的基因导入受体细胞,目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程（叫转化）。,3.将目
8、的基因导入受体细胞中的方法的比较,农杆菌转化法,基因枪法，花粉管通道法,显微注射法,Ca2处理法,体细胞,受精卵,原核细胞,目的基因插入Ti质粒的T-DNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的染色体DNA表达,目的基因表达载体提纯取卵(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.目的基因的检测内容和方法的比较,目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上,DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间),是否成功显示出杂交带,目的基因是否转录出mRNA,核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间),同上,目的基因是否翻译出蛋
9、白质,蛋白质分子杂交(抗原抗体之间),同上,包括抗虫或抗病的接种实验；基因工程产品与天然产品进行活性比较，以确定功能是否相同等,3(2010浙江理综，2)在用基因工程技术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：限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A项错误；DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体，B项正确；受体细胞可以是受精卵
10、和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体，C项正确； 目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D项正确。 答案：A,4(2010福建理综，32节选)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如下图。,请回答： (1)图中所指的是_技术。 (2)图中所指的物质是_，所指的物质是_。 (4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌该单
11、克隆抗体的_细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。,PCR,mRNA,rhEPO,杂交瘤,5(2010天津理综，7节选)下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamH、Hind、Sma直线所示为三种限制酶的酶切位点。,据图回答： (1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用_限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含_的培养基上进行。 (2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是_(填字母代号)。 A启动子 BtetR C复制原点 DampR (
12、3)过程可采用的操作方法是_(填字母代号)。 A农杆菌转化 B大肠杆菌转化 C显微注射 D细胞融合,Hind和BamH,氨苄青霉素,A,C,(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用_(填字母代号)技术。 A核酸分子杂交 B基因序列分析 C抗原抗体杂交 DPCR,C,解析：(1)由图示可知：需用Hind和BamH限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因，因酶切后tetR四环素抗性基因结构被破坏而ampR结构完好，故用含氨苄青霉素的选择培养基可筛选含有重组载体的大肠杆菌。(2)启动子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶识别和结合的位点，可调控基因的特异性表达。(3)过程表示把重组载体导入受体细胞的过程，当受体细胞为动物细胞时，常采用显微注射法。(6)人乳铁蛋白基因是否成功表达，关键看是否有其表达产物即人乳铁蛋白，可用抗原抗体杂交法检测该蛋白是否存在。,谢谢！,
