2018届高考生物大一轮复习课件选修3现代生物科技专题选修31

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1、选修3 现代生物科技专题 第1课 基因工程 考点一 基因工程的工具 核心知识回顾 1.限制性核酸内切酶(简称：_)： (1)来源：主要从_生物中分离纯化而来。 (2)作用：识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序 列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 _断开。 限制酶 原核 磷酸二酯键 (3)结果：产生_或平末端。 已知限制酶EcoR和Sma识别的碱基序列和酶切位点 分别为GAATTC和CCCGGG，在下图中写出这两种限制 酶切割DNA后产生的末端种类。 黏性末端 黏性末端 平末端 2.DNA连接酶： (1)功能：缝合被限制酶切开的两个核苷酸之间的_ _。 (2)不同连接酶的比较(连线

2、)： 磷 酸二酯键 3.载体： (1)常用载体：_，其化学本质是独立于拟核之外 的_DNA分子。 (2)其他载体：噬菌体的衍生物、_等。 质粒 双链环状 动植物病毒 (3)特点及意义： 特 点意 义义 稳稳定并能复制 目的基因稳稳定存在且数量可 扩扩大 有_限制 酶切割位点 可携带带多个或多种外源基因 具有特殊的_基因便于重组组DNA的鉴鉴定和选择选择 一个至多个 标记 【教材易漏边角知识】选修3 P6“寻根问底” DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。 _ _。 不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚 合酶连接的是单个的脱氧核苷酸 【思维诊断】 (1)切割质粒的

3、限制性核酸内切酶均能特异性地识别6 个核苷酸序列。(江苏高考) ( ) 分析：大多数限制性核酸内切酶的识别序列由6个核苷 酸组成，少数限制性核酸内切酶的识别序列由4、5或8 个核苷酸组成。 (2)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基 因。(江苏高考) ( ) 分析：载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选标 记基因。 (3)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之 稳定存在并表达。 ( ) 分析：载体必须能在宿主细胞内稳定保存并大量复制 ，使目的基因稳定存在并表达。 (4)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来。( ) 分析：DNA连接酶能将两个DNA片段连接起来，两碱基 间氢键的

4、形成不需要酶的催化。 (5)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程 中常用的三种工具酶。 ( ) 分析：质粒的化学成分为小型环状DNA，作用为运输目 的基因的载体，不是起催化作用的酶。 (6)EcoliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性 末端。 ( ) 分析：EcoliDNA连接酶只能连接黏性末端。 高考角度全练 角度1 限制酶、DNA连接酶的作用 1.(2017西安模拟)正常细胞中含有抑癌的P53基因， 若它失活而不能表达，则基因突变的细胞易形成肿瘤 。基因治疗肿瘤是根本的方法，腺病毒以其嗜好增殖 细胞和对人体基本无害而成为良好的基因载体。野生 型腺病毒含有抑制P53基因活性的

5、55Kda基因，以及 病毒复制基因E1，因此需要重新构建有疗效的、安全 的腺病毒。图甲、乙中箭头所指为相应限制酶切点。 世纪金榜导学号77982224 (1)构建重组腺病毒时，限制酶最好选择_ _，这样既可以去除_基因以防止病毒复制 后损伤健康细胞，同时还能破坏_基因以 防止其_。 (2)将目的基因与腺病毒重组时，重组的成功率较低， 依然还有大量非重组的野生型病毒的DNA，这是因为_ _。 (3)某DNA分子片段含有1 000个碱基对(即bp)。经扩增 后，通过只用限制酶EcoR与同时用EcoR和Hal两 种方法切割，其电泳结果如图丙所示，可推断限制酶 Hal在该DNA片段上的切割点有_个。

6、【解析】(1)根据题干信息“野生型腺病毒含有抑制 P53基因活性的55Kda基因，以及病毒复制基因E1”， 构建基因表达载体时，应选用EcoR和BamH切割载 体和含有目的基因的DNA，这样既可以去除E1基因以防 止病毒复制后损伤健康细胞，同时还能破坏55Kda基因 以防止其抑制P53基因的活性。(2)由于切下的片段有 可能与原基因重新结合，因此将目的基因与腺病毒重 组时，重组的成功率较低，依然还有大量非重组的野 生型病毒的DNA。(3)只用限制酶EcoR切割能产生700 bp、200 bp和100 bp三种长度的DNA片段，同时用 EcoR和Hal两种酶切割可产生420 bp、280 bp和

7、 100 bp三种长度的DNA片段，可见，限制酶Hal又将 长度为700 bp的DNA片段切成420 bp和280 bp两段，将 长度为200 bp的DNA片段切成100 bp的两段，由此可推 断，限制酶Hal在该DNA片段上的切割位点有2个。 答案：(1)EcoR和BamH E1 55Kda 抑制P53基因 的活性 (2)切下片段有可能与原基因重新结合 (3)2 【方法技巧】限制酶的选择技巧 (1)根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的 种类。 应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，如图 甲可选择Pst。 不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，如 图甲不能选择Sma。 为避免目的

8、基因和质粒的自身环化和随意连接，也 可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也 可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上 也有这两种酶的切割位点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类。 所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确 保产生相同的黏性末端。 质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的 限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma 会破坏标记基因；如果所选酶的切割位点不是一个， 则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复 制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能 自主复制。 角度2 载体的作用及特点分析 2.(2017太原模拟)某一质粒载体如图所示

9、，外源DNA 插入Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨 苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人 将此质粒载体用BamH酶切后，与用BamH酶切获得 的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得 到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未 被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分 别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了 目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题： (1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件 有_(答出两点即可)。 而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需 具有启动子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培

10、养基进行筛选，在上述 四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基 因的细胞是不能区分的，其原因是_； 并且_和_的细胞 也是不能区分的，其原因是_ _。在上述筛选的基础上，若要 筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌 落，还需使用含有_的固体培养基。 (3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体， 其DNA复制所需的原料来自_。 【解题指南】解答本题的关键有两点： (1)理解基因工程中载体的特点。 (2)熟悉导入重组质粒的微生物的筛选方法。 【解析】本题考查基因工程的相关知识。 (1)质粒被选用为基因工程的载体是因为：具有一个或 多个限制酶切点；具有自我复制能力；带有标记基因

11、；对宿主细胞无害。 (2)未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有 氨苄青霉素的培养基上生长，故这两种不可区分。含 有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞 在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长，这两种也不 可区分。因目的基因插入位点在四环素抗性基因上， 四环素抗性基因被破坏，在获得的单个菌落中各挑取 少许分别接种到含有四环素的培养基上，不能生长的 为要筛选的菌落，即含有插入了目的基因的重组质粒 的大肠杆菌。 (3)噬菌体营寄生生活，能利用宿主细胞内的原料和场 所进行自身DNA的复制和蛋白质的合成。 答案：(1)能自我复制、具有标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基

12、上 均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重 组质粒(或含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗 性基因，在该培养基上均能生长 四环素 (3)受体细胞 【易错提醒】载体载体蛋白 (1)载体：基因工程中运载目的基因的DNA分子，能将 目的基因导入受体细胞内，并使目的基因在宿主细胞 内复制、表达。 (2)载体蛋白：细胞膜上参与物质跨膜运输的蛋白质， 与细胞膜的通透性有关。 3.(2015全国卷)HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的 病原体。回答下列问题： (1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时， 可先提取HIV中的_，以其作为模板，在 _的作用下合成_，获取该目的蛋 白的基因，构建重

13、组表达载体，随后导入受体细胞。 (2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗 原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相 应分泌蛋白是_。该分泌蛋白可用于检测受 试者血清中的HIV，检测的原理是_。 (3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在 艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV 主要感染和破坏了患者的部分_细胞，降 低了患者免疫系统的防卫功能。 (4)人的免疫系统有_癌细胞的功能，艾滋 病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。 【解题指南】(1)隐含信息：HIV属于逆转录病毒，遗 传物质是RNA。 (2)关键知识：基因工程方法、艾滋病的发病机理和免 疫系统的功

14、能。 【解析】(1)HIV属于逆转录病毒，它的遗传物质是RNA ，在逆转录酶的作用下可以逆转录为cDNA，用于构建 基因表达载体，从而制备HIV的某蛋白。 (2)HIV的某蛋白作为抗原进入机体后，能刺激人体产 生针对该抗原的一种特殊的分泌蛋白抗体；可用 该抗体进行抗原抗体杂交来检测血清中是否含有HIV 。 (3)HIV营寄生生活，寄生在T淋巴细胞内，T细胞参与 体液免疫和细胞免疫，因此少了T细胞，特异性免疫几 乎全部丧失，降低了机体的免疫功能。 (4)人体的免疫系统具有防卫、监控和清除的功能，可 及时清除体内产生的癌细胞。艾滋病患者的整个免疫 功能缺陷，机体易发生一系列顽固性机体感染和恶性 肿瘤。 答案：(1)RNA 逆转录酶 cDNA(或DNA) (2)抗体 抗原抗体特异性结合(其他合理答案也可) (3)T(或T淋巴) (4)监控和清除 【加固训练】 据下图表回答问题： 几种限制酶识别序列切割位点表 (1)假设所用的限制酶均能将所识别的位点完全切开， 采用EcoR和Pst酶切含有目的基因的DNA，能得到 _种DNA片段。如果将质粒载体和含目的基因的DNA 片段只用EcoR酶切，酶切产