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1、第1讲基因工程及其安全性（含生物武器） 2015备考最新考纲 1基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术()。 3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。5.转基因生物的安全性()。6.生物武器对人类的威胁()。,考点1基因工程的理论基础及操作工具(5年19考) (2013全国大纲卷、广东理综),1基因工程的概念,DNA重组,生物体外,DNA分子,拼接,导入,基因产物,定向改造,2. 基因工程的基本工具,原核生物,磷酸二酯键,特定的核苷酸序列,黏性末端,平末端,(2)DNA连接酶,大肠杆菌,黏性末端或平末端,磷酸二酯键,质粒,小型环状DNA分子,动植物病毒等,对载体的分析,易错提醒 (1
2、)限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。 (2)常见的标记基因有抗生素基因、产生特定颜色的表达产物的基因和荧光基因等。 (3)不同限制酶切出的黏性末端未必不同，如GGATCC和GATC识别的序列不同，但处理后形成的黏性末端相同。,思考感悟 限制酶为何不切割其所在生物自身的DNA? 提示限制酶不切割原核生物自身DNA的原因：原核生物DNA序列中不存在该酶的识别位点或识别序列已经被修饰。,基因工程的理论基础及操作工具 1(2012全国新课标，40)根据基因工程的有关知识，回答下列问题： (1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的
3、片段，其末端类型有_和_。 (2)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下： AATT CG GCTTAA 为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。,(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即_DNA连接酶和_DNA连接酶。 (4)反转录作用的模板是_，产物是_。 若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。 (5)基因工程中除质粒外，_和_也可作为运载体。 (6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_ _。,答案(1)平末端黏性末端(2)切割
4、产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的相同(3)T4Ecoli(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(聚合酶链式反应)(5)动植物病毒噬菌体的衍生物(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱,基因工程中限制酶的选择问题 2(江苏卷，2T)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。 (2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。,(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_。
5、(4)与只使用EcoR相比较，使用BamH 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 _。 (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。,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
6、离的磷酸基团。(2)质粒的热稳定性主要由氢键的数量决定，氢键数量越多，质粒的热稳定性越高，反之则低，DNA双链中A与T之间存在2个氢键，C与G之间存在3个氢键，因此DNA分子中GC碱基对越多，热稳定性就越高，Sma 识别CCCGGG序列，并在C和G之间将这段序列切开，也就是质粒中Sma 酶切位点越多，,GC碱基对越多，热稳定性越高。(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
7、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。 答案(1)0、2(2)高(3)Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(
8、6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞(7)蔗糖为唯一含碳营养物质,题后归纳 1限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较,2.限制酶选择的注意事项 (1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 应选择切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相一致，以确保具有相同的黏性末端。
9、 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。,考点2基因工程的基本操作程序及蛋白质工程(5年23考) (2013全国课标卷，40、福建理综，33),1基本工程的操作程序（四步曲）,2基因工程的应用,抗逆,药物,器官移植,正常基因,思维激活 判断正误 (1)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制 (2013安徽卷，6B)()。 (2)关于哺乳动物细胞体外培养的难易程度：乳腺癌细胞易于
10、乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞 (2011上海，15A)()。 (3)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada (2011浙江理综，6C)()。,(4)启动子也称起始密码子，终止子也称终止密码子( )。 (5)用氯化钙处理大肠杆菌可增加其细胞膜的通透性( )。 (6)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中 ()。 (7)基因工程药物主要来源于转基因动物生产 ()。 (8)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为
11、受体 ()。 (9)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用( )。 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9),基因工程的操作程序 1(2012福建理综，32)肺细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。,图 1,图 2,请回答下列问题。 (1)进行过程时，需用_酶切开载体以插入let7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let7基因转录，该部位称为_。 (2)进行过程时，需用_酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养
12、。 (3)研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取_进行分子杂交，以直接检测let7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。,解析此题考查基因工程应用的相关知识。(1)构建基因表达载体时，需要用同种限制酶切割目的基因和载体，使之产生相同的黏性末端。载体应有启动子、终止子和标记基因，其中启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，驱动基因转录。(2)动物细胞培养时，常用胰蛋白酶处理贴壁的细胞，使之相互分离，以利于传代培养。(3)检验目的基因是否表达，常用分子杂交技术。从被导入目的基因的细胞内提
13、取RNA，与目的基因单链杂交，如果出现杂交带，说明目的基因已转录。由图2知，当let7基因转录出来的miRNA与癌基因RAS转录出的mRNA杂交时，就会抑制RAS蛋白的产生，故肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RAS蛋白含量减少引起的。,答案(1)限制性核酸内切(或限制)启动子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白,题后归纳 1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胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。 (2)基因表达载体组成,(3)构建过程 2目的基因导入受体细胞,3. 目的基因的检测与鉴定,基因工程的应用 2(2013山东潍坊一模
14、，36)如图为培育转基因抗虫棉的技术流程，请据图回答问题。,(1)质粒上标记基因的作用是_ _。 (2)过程是_，这是基因工程的核心步骤，其目的是_。 (3)过程采用最多的方法是_，检测抗虫基因是否整合到棉花细胞DNA分子上的方法是_ _。 (4)过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂外，还需要添加_，过程的实质是_ _。,(5)经检测抗虫棉细胞染色体上含有一个抗虫基因，该植株自交得到F1，其中全部的抗虫植株再自交一次，后代中抗虫植株占总数的_。 (6)通过_实验，才能最终确定是否成功培育出了抗虫棉植株。,题后归纳 1基因工程的应用举例(见下表),2. 基因工程药物 (1)来源：主要来自转基因工程菌，也可来自各类生物反应器。 (2)成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 (3)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。,1天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰。下列操作正确的是 ()。 A提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B B利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B,对 点 强 化,C利用DNA聚合
