《高考生物一轮复习第10单元现代生物科技专题第34讲基因工程学案（含解析）（选修3）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考生物一轮复习第10单元现代生物科技专题第34讲基因工程学案（含解析）（选修3）（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考纲明细1.基因工程的诞生()2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)()3.基因工程的应用()4.蛋白质工程()5.实验：DNA的粗提取与鉴定考点1基因工程的操作工具1基因工程概念2限制酶(1)存在：主要存在于原核生物中。(2)作用：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。3DNA连接酶(1)作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸间的磷酸二酯键。(2)种类(3)DNA连接酶和限制酶的关系4载体(1)条件：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一至多个限制酶切割位点；具有标记基因。(3)作用：携带外源DNA片段进入受
2、体细胞。(4)特点：可在受体细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。1(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。提示不相同。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。2(选修3 P4寻根问底、P7思考与探究T2)限制酶主要来自于原核生物，为什么它不剪切自身的DNA？试推测其在原核生物中的作用。提示限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的碱基序列，并在特定的位点上进行切割；限制酶不切割原核生物自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。原核生物容易受到自然界外源DNA的
3、入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。限制酶就是原核生物的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，原核生物会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起切割外源DNA、使之失效的作用，从而达到保护自身的目的。3(选修3 P7思考与探究T3)天然的DNA分子是否可以直接用做基因工程载体？为什么？提示不可以。具有能自我复制、有一个或多个限制酶切割位点、有标记基因及对受体细胞无害等特点的DNA分子才可以直接用作基因工程的载体。实际上天然的DNA分子一般不完全具备上述条件，往往需要进行人工改造后才能用于基因工程操作。题组基因工程工具酶分析1(2016
4、全国卷)图a中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性核酸内切酶的识别序列与切割位点，图b为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。(2)若某人利用图b所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图c所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。图c(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。答案(1)
5、Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(其他合理答案也可)(3)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶解析(1)分析图a可知，限制酶Sau3A与BamH切割DNA后形成的黏性末端相同，故经这两种酶切割得到的产物可以用DNA连接酶进行连接。(2)构建基因表达载体时，为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达，目的基因应插入在启动子和终止子之间，据此可判断甲、丙均不符合要求，目的基因均不能表达。(3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA
6、连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。知识拓展归纳与DNA相关的六种酶题组载体的作用及特点2(2016全国卷)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到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
7、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于_。答案(1)能自我复制、具有标记基因(答出两点即可)(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基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)
8、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)受体细胞解析(1)质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等。(2)在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的
9、基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。(3)某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。考点2基因工程的基本程序1目的基因的获取(1)目的基因：主要指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。(3)几种目的基因获取方法的比较(4)PCR技术的原理和反应过程PCR原理：DNA双链复制PCR反应过程结果：上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式扩增。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。2基因表达载体的构建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受体细
10、胞中稳定存在，并可遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成(3)构建过程深挖教材(1)获取目的基因与切割载体时只能用同一种限制酶吗？提示不是。在获取目的基因和切割载体时通常用同种限制酶，以获得相同的黏性末端。但如果用不同限制酶切割后形成的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。(2)启动子与起始密码子、终止子与终止密码子是一回事吗？提示启动子与起始密码子、终止子与终止密码子看起来差不多，实际上却是两组不同的概念。简单地说，启动子和终止子都是一段有特殊结构的DNA片段，属于基因的非编码序列，负责调控基因的转录。而起始密码子和终止密码子都是
11、mRNA上的三联体密码子，分别决定翻译的起始和终止。3将目的基因导入受体细胞4目的基因的检测与鉴定(1)分子水平的检测利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无。利用分子杂交技术检测目的基因的转录。利用抗原抗体杂交技术检测目的基因的翻译。(2)个体生物学水平的鉴定，如抗虫、抗病的接种实验等。1(选修3 P11寻根问底)将生物所有DNA直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？提示有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总DNA提取出来，通过注射等方法导入受体植物，没有进行基因表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物。此法目前争议颇多。
12、2(选修3 P15思考与探究T3)利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系细胞器知识，结合基因工程操作程序的基本思路，可以用大肠杆菌生产人的糖蛋白吗？提示不可以。糖蛋白上有共价结合的糖链，这些糖链是在内质网和高尔基体上加工完成的，内质网和高尔基体存在于真核细胞中，大肠杆菌中不存在这两种细胞器，因此，在大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的。3(选修3 P15思考与探究T4)利用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的珠蛋白，应如何进行设计？提示基本操作如下。(1)从小鼠中克隆出珠蛋白基因的编码序列(cDNA)。(2)将cDNA前后分别接上在大肠杆菌中可以适用的启动子和终止子，然后用限制酶和DNA连接酶将
13、其整合到含四环素抗性基因的载体上，构建一个基因表达载体。(3)将基因表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌。如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会因不含有四环素抗性基因而死亡；如果培养基上长出大肠杆菌菌落，则表明珠蛋白基因已进入大肠杆菌。(4)培养含有珠蛋白基因的大肠杆菌，收集菌体，从中提取珠蛋白。题组基因表达载体构建时限制酶的选择1(2016江苏高考)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用_两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_态的大肠杆菌中。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中_。(3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为_，对于该部位，这两种酶_(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。
