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1、第十一部分 现代生物科技专题 第35讲 基因工程 考纲导学 3 考纲导学 4 教材梳理题型探究 基因工程的诞生和操作工具 1 基因工程的诞生 遗传 物质 遗传 物质 受体细胞 重组DNA分子 DNA双螺旋结构 限制性核酸内切酶 质粒载体 考纲导学 5 教材梳理题型探究 2 基因工程的基本工具 1 限制性核酸内切酶 作用 特异性识别 双链 分子内一小段特殊的脱氧 核苷酸序列 并且使其中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二 酯键 断开 结果 形成 末端和平末端 2 DNA连接酶 作用 将具有末端 的2个DNA片段连接在一 起 形成的化学键是磷酸二酯键 结果 形成重组DNA分子 DNA 粘性 碱基互
2、补 考纲导学 6 教材梳理题型探究 3 载体 质粒 独立于细菌细胞 之外 能够自主复制的双链 分子 质粒是基因工程中常用的载体 最常用的是 的质粒 其他载体还有 植物病毒和 拟核 环状DNA 大肠杆菌 噬菌体 动物病毒 考纲导学 7 教材梳理题型探究 考向一 基因工程的操作工具 典例1 1 下图中 和 代表的酶及二者作用部位分别是 A DNA连接酶 限制性核酸内切酶 氢键 B DNA水解酶 逆转录 酶 氢键 C RNA水解酶 限制性核酸内切酶 肽键 D 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 磷酸二酯键 答案解析解析 关闭 是限制性核酸内切酶 是DNA连接酶 二者的作用部位都是磷酸二酯 键 答案解析
3、关闭 D 考纲导学 8 教材梳理题型探究 典例1 2 若要利用某目的基因 见图 甲 和P1噬菌体载体 见 图乙 构建重组DNA 见图 丙 限制性核酸内切酶的酶切位点分别 是Bgl A GATCT EcoR G AATTC 和Sau3A GATC 下 列分析合理的是 A 用EcoR 切割目的基因和P1噬菌体载体 B 用Bgl 和EcoR 切割目的基因和P1噬菌体载体 C 用Bgl 和Sau3A 切割目的基因和P1噬菌体载体 D 用EcoR 和Sau3A 切割目的基因和P1噬菌体载体 答案解析解析 关闭 解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向 只有用EcoR 和 Sau3A 切割目的基因和
4、P1噬菌体载体 构建的重组DNA中RNA聚合酶 在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同 答案解析 关闭 D 考纲导学 9 教材梳理题型探究 易错提醒几种易混淆酶的比较 考纲导学 10 教材梳理题型探究 考向二 基因工程中的载载体需要的条件 典例1 3 限制性核酸内切酶Mun 和限制性核酸内切酶 EcoR 的识别 序列及切割位点分别是 C AATTG 和 G AATTC 如图表示四种质粒和目的基因 适于作为图 示目的 基因载体的质粒 箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别 位点 质粒的阴影部分表示标记 基因 是 A B C D 答案解析解析 关闭 由图可知 质粒 上无标记 基因 不适合作为载
5、 体 质粒 和 的标记 基 因上都有限制性核酸内切酶的识别 位点 只有质粒 上有标记 基因 且 Mun 的切割位点不在标记 基因上 答案解析 关闭 A 考纲导学 11 教材梳理题型探究 真题演 练 基因工程的原理 基本操作步骤和应用 1 基因工程的原理 1 基本原理 让人们感兴趣的基因 即 在宿主 细胞中稳定和高效地表达 2 基因工程的基本要素 多种 载体和宿主细胞等 2 基因工程的基本操作步骤 1 获得目的基因 目的基因 工具酶 目的基因 PCR扩增 基因文库 考纲导学 12 教材梳理题型探究 真题演 练 2 形成重组DNA分子 基因工程的核心 通常用 分别切割 和 DNA 然后用 将 目的
6、基因和载体DNA连接在一起 形成重组DNA分子 3 将重组DNA分子导入受体细胞 常用的受体细胞 枯草杆菌 和动植物细胞等 相同的限制性核酸内切酶 目的基因 载体 DNA连接酶 大肠杆菌 酵母菌 考纲导学 13 教材梳理题型探究 真题演 练 4 筛选 含有目的基因的受体细胞 筛选 原因 并不是所有的细胞都接纳了 因此 需筛选 含 的受体细胞 筛选 方法 用选择 培养基筛选 如质粒上有抗生素的抗性基 因 可用含 的培养基培养受体细胞 筛选 出含 的受体细胞 5 目的基因的表达 目的基因在 中表达 产生人们需要的功能物 质 重组DNA分子 目的基因 抗生素 重组DNA分子 宿主细胞 考纲导学 14
7、 教材梳理题型探究 真题演 练 3 基因工程的应用 遗传 育种 干扰素 乙型肝炎疫苗 目标细 胞 纠正或补偿 考纲导学 15 教材梳理题型探究 真题演 练 可降解 分解石油 重金属 工业废 水 考纲导学 16 教材梳理题型探究 真题演 练 考向一 基因工程的原理和技术术 典例2 1 科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重 组 并在大肠杆菌中成功表达 下图表示构建重组质 粒和筛选 含 目的基因的大肠杆菌的过程 请据图回答下列问题 考纲导学 17 教材梳理题型探究 真题演 练 1 步骤 和 中常用的工具酶是 和 2 经过 和 步骤后 有些质粒上的 基因内插入了外源目的基因 形成重组质 粒 3
8、步骤 是 的过程 为 了促进该过 程 应该 用 处理大肠杆菌 4 步骤 是将三角瓶内的大肠杆菌接种到含有四环素的培养基 A上培养 目的是筛选 能在A中生长的大肠杆菌有 种 5 步骤 是用无菌牙签挑取A上的单个菌落 分别接种到B 含 氨苄青霉素和四环素 和C 含四环素 两个培养基的相同位置上 一段时间 后 菌落的生长状况如上图所示 含有目的基因的菌落 位于 填 B 或 C 上 请在图中相应位置上圈出来 考纲导学 18 教材梳理题型探究 真题演 练 答案 1 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 2 氨苄青霉素抗性 3 将重组质 粒导入大肠杆菌 氯化钙 4 含四环素抗性基因的大肠杆菌 2 5 C 如右图
9、所示 考纲导学 19 教材梳理题型探究 真题演 练 解析 1 步骤 和 是将目的基因和质粒用同种限制性核酸内切 酶进行切割 得到相同的粘性末端 然后用DNA连接酶将二者连接 起来 形成重组质粒 2 质粒上有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗 性基因 根据步骤 和 构建的重组质粒的图像可知 部分质粒的 氨苄青霉素抗性基因中插入了目的基因 3 据题图可知 步骤 是 将重组质粒导入受体细胞大肠杆菌中 氯化钙处理可增加大肠杆菌 细胞壁的通透性 增强其对重组质粒的吸收能力 4 由于质粒上具 有四环素抗性基因 且未被目的基因插入 因此 凡是导入质粒的大 肠杆菌均对四环素具有抗性 可以存活 没有导入质粒的不能存活
10、 于是可以筛选出含四环素抗性基因的大肠杆菌 能够在A上生长的 大肠杆菌有2种 分别是导入空白质粒的大肠杆菌和导入重组质粒 的大肠杆菌 考纲导学 20 教材梳理题型探究 真题演 练 5 目的基因的插入破坏了氨苄青霉素抗性基因 因此含有目的基 因的大肠杆菌无法在含氨苄青霉素的培养基B上存活 但能在C上 存活 其所在位置即为B中未长出而C中长出菌落的位置 考纲导学 21 教材梳理题型探究 真题演 练 易错提醒基因工程操作中的易错点 1 一般情况下 用同一种限制性核酸内切酶切割质粒和含有目的 基因的片段 但有时可用两种限制性核酸内切酶分别切割质粒和目 的基因 这样可避免质粒和质粒之间 目的基因和目的基
11、因之间的 连接 2 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 称为转化 转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体 基因组中 3 标记基因的作用 筛选 检测目的基因是否导入受体细胞 常见的有抗生素抗性基因 发光基因 表达产物为带颜色的物质 等 考纲导学 22 教材梳理题型探究 真题演 练 考向二 基因工程的应应用 典例2 2 苏云金杆菌 Bt 能产生具有杀虫能力的毒素蛋 白 图1是转Bt毒素蛋白基因植物的重组DNA形成过程示意图 图2是毒素蛋白基因进入植物细胞后发生的两种生物大分子合成 的过程 据图回答下列问题 考纲导学 23 教材梳理题型探究 真题演 练 图1 图2 考纲
12、导学 24 教材梳理题型探究 真题演 练 1 将图1中 的DNA用Hind BamH 完全酶切后 反应管中 有 种DNA片段 过程 需要用到 酶 2 假设图 1中质粒原来BamH 识别 位点的碱基序列变为 了另 一种限制酶Bcl 识别 位点的碱基序列 现用Bcl 和Hind 切割质 粒 则该图 1中 的DNA右侧还 能选择 BamH 进行切割 并能获 得所需重组质 粒吗 并请说 明理由 3 若上述假设成立 并成功形成重组质 粒 则重组质 粒 A 既能被BamH 也能被Hind 切开 B 能被BamH 但不能被Hind 切开 C 既不能被BamH 也不能被Hind 切开 D 能被Hind 但不能
13、被BamH 切开 考纲导学 25 教材梳理题型探究 真题演 练 4 图2中 链是 不同组织细 胞的相同DNA 进行过程 时启用的起始点 填 都相同 都不同 或 不完全相同 其原因是 5 要想检测导 入的Bt毒素蛋白基因是否表达 在分子水平上可 用 法进行检测 如果出现杂 交带 说明 目的基因已经表达蛋白质产 品 转基因植物培育成功 答案 1 4 DNA连接 2 能 切割后露出的粘性末端相同 3 D 4 mRNA 不完全相同 不同组织细 胞中基因会进行选 择性表达 5 抗原 抗体杂交 考纲导学 26 教材梳理题型探究 真题演 练 解析 1 由于图1中 的DNA上有Hind 和BamH 的3个识别
14、位 点 所以用这两种酶完全酶切后 形成4种DNA片段 2 Bcl 与 BamH 酶切割目的基因后形成的粘性末端一样 故该图 中的 DNA右侧还能选择BamH 进行切割 并能获得所需重组质粒 3 根据酶切位点和识别的碱基序列可知 重组质粒只能被Hind 但不 能被BamH 切开 4 从图2可知 链是以DNA的一条链作为模板 进行转录形成的信使RNA分子 不同组织细胞的相同DNA在转录 时 如果是相同基因一般转录起点相同 不同的基因转录起点不 同 5 检测目的基因是否在受体细胞内表达 分子水平上的检测是 向分泌物中加入抗体 通过抗原 抗体特异性结合形成杂交带加以 检测 如果能形成 说明表达了 如果
15、不能形成 说明没有表达 考纲导学 27 教材梳理题型探究 真题演 练 知识归纳基因工程中的几种检测方法 考纲导学 28 教材梳理题型探究 真题演 练 2016浙江4月选考 32节选 兔肝细胞中的基因E编码 代谢甲醛的 酶 拟利用基因工程技术将基因E转入矮牵牛中 以提高矮牵牛对甲 醛的代谢能力 请回答下列问题 1 从兔肝细胞中提取mRNA 在 酶的作用下形成互补DNA 然后以此DNA为模板扩增得到基因E 在相关酶的作用下 将基因E 与Ti质粒连接在一起 形成 再导入用氯化钙处 理的 侵染矮牵牛叶片 将被侵染的叶片除菌后进行培养 最终得到转基 因矮牵牛 其中培养过程正确的是 A 叶片在含合适浓度生
16、长素的培养基上分化形成愈伤组织 B 愈伤组织 在含细胞分裂素和生长素配比较高的培养基上形成 芽 C 再生的芽在细胞分裂素含量高的培养基上生根 D 愈伤组织 在含合适浓度植物生长调节剂 的培养基上脱分化形 成再生植株 考纲导学 29 教材梳理题型探究 真题演 练 2 取转基因矮牵牛叶片 放入含MS液体培养基和适量浓度甲醛 且密封的试管中 将试管置于 上 进行液体悬浮培 养 一段时间 后测定培养基中甲醛的含量 以判断基因E是否在转 基因矮牵牛中正常表达 培养过程中液体培养基的作用 一是提 供营养 二是 从而使叶片保持正常形态 答案 1 逆转录 重组DNA分子 农杆菌 B 2 摇床 维持渗透压 解析 1 mRNA在逆转录酶的作用下可形成互补DNA 在相关 酶的作用下 可将目的基因与Ti质粒连接在一起 形成重组DNA分 子 再通过农杆菌感染法导入受体细胞 因需要得到转基因矮牵牛 叶片 故需将愈伤组织在含细胞分裂素和生长素配比较高的培养基 上形成芽 2 进行液体悬浮培养时需在摇床上进行 液体培养基 既提供营养 又可维持渗透压 使叶片保持正常形态
