学案39 基因工程

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1、2014 届高三生物一轮复习导学案2014-2-16 选修三 专题一 基因工程1专题一专题一 基因工程基因工程基础自查基础自查一、基因工程的概念一、基因工程的概念 基因工程：又叫做_技术或_技术，是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以_，然后放到另一种生物的细胞里，_地改造生物的遗传性状。二、基因工程的操作工具二、基因工程的操作工具 1限制性核酸内切酶“分子手术刀” ，又称为_。特点：能够识别 DNA 特定的_，切开两个_之间的_。限制酶切割 DNA 产生的末端有两种形式：_和_。2DNA 连接酶“分子缝合针”作用：将双链_“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_。3基

2、因进入受体细胞的载体“分子运输车”(1)常用载体：_。(2)质粒载体的特点：能够在细胞内_并稳定保存。具有一个或多个_，便于外源 DNA 片段插入其中。具有特殊的_，供重组 DNA的鉴定和选择。三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序 1目的基因的获取：(1)从_中获取；(2)利用_扩增目的基因； (3)_合成。 2_的构建(核心) (1)目的：使_基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能 够表达和发挥作用。3将目的基因导入受体细胞(转化) (1)将目的基因导入植物细胞：常用方法有_法、基因枪法和_法。 (2)将目的基因导入动物细胞：常用方法是_法。(3)将目的

3、基因导入微生物细胞：受体细胞 Ca2细胞 4目的基因的_与_。 四、基因工程的应用四、基因工程的应用 完成基因工程的应用表格，了解应用成果。2014 届高三生物一轮复习导学案2014-2-16 选修三 专题一 基因工程2五、五、 蛋白质工程蛋白质工程1蛋白质工程的概念2蛋白质工程的过程填充课堂深化探究课堂深化探究一一 基因工程的概念及操作工具基因工程的概念及操作工具 1基因工程的概念是什么？ 2完成理解基因工程的操作工具比较表：项目限制性核酸内切酶(分子 手术刀)DNA 连接酶(分子缝 合针)运载体(分子运输车)特性或 条件识别特定的_序列， 并在_切割 DNA 分子一般作用于两条具有 相同的

4、_的 DNA 分子能够在宿主细胞中_并稳定 _；具有一个或_个限制酶 切位点；具有_基因作用提取_基因，切割_构建重组 DNA 分子将_转移到宿主细胞中并 大量复制结果将 DNA 分子切成 DNA 片段，产生_末端相同的黏性末端之间 形成_键形成重组_3载体 (1)作用(2)具备的条件(3)种类思维拓展 1对基因工程概念的理解别名基因拼接技术或 DNA 重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物与杂交育种相比与诱变育种相比2014 届高三生物一轮复习导学案2014-2-16 选修三 专题一 基因工程3原理2.在切割目的基因和载体时要求用同一种限制

5、酶，目的是 。 3将一个基因从 DNA 分子上切割下来，需要 个限制酶，同时产生 个黏性末端。 4不同 DNA 分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个 DNA 分子用不同的限 制酶产生的黏性末端 （可能或不可能）相同。 5、特别提醒 一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的 目的和需要，对某些天然的载体进行 。 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。 【典例 1】 (2010全国理综，5)下列叙述符合基因工程概念的是( ) AB 细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有 B 细胞中的抗体基因

6、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 【变式训练 1】.下列关于基因工程的叙述，错误的是( ) A目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物 B限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶是两类常用的工具酶 C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D载体上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA 的细胞和促进目的基因的表达 【变式训练 2】.下图为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、 D

7、NA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )A B C D 二二 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序 1完成基因工程的基本操作流程图：2014 届高三生物一轮复习导学案2014-2-16 选修三 专题一 基因工程42基因工程的操作程序分析 (1)目的基因的获取途径(2)基因表达载体的构建特别提醒 插入的目的基因的表达需要调控序列，因而用作载体的质粒的插入基因部位 之前需有 ，之后需有 。 两次使用的限制酶为同一种酶，这样形成的黏性末端碱基之间互补，便于连接。 (3)将目的基因导入受体细胞(转化)生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法 受体细胞原核细胞转化过程将目的基

8、因插入 Ti 质粒 的 上农杆菌 导入 整合到 受体细胞的 上表 达将含有目的基因的表达 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 DNA 分子与感受态细胞 混合感受态细胞吸收 DNA 分子(4)目的基因的检测与鉴定 类型步骤检测内容方法第一步目的基因是否插入受体细胞染 色体的 DNA 上_(DNA 和 DNA 之间)分 子 水第二步目的基因是否转录出 mRNA_杂交技术(DNA 和2014 届高三生物一轮复习导学案2014-2-16 选修三 专题一 基因工程5mRNA 之间)平第三步目的基因是否翻译出蛋白质蛋白质分子杂交 (_杂

9、交法) _水 平鉴定_ _法或_ _法3PCR 技术与 DNA 复制的比较PCR 技术DNA 复制原理原料相同点条件解旋方式场所主要在 酶细胞内含有的 DNA 聚合酶不同点结果在短时间内形成大量的 DNA 片段形成整个 DNA 分子【典例 2】(2011浙江卷，6)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。下列叙述错误的是( ) A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒 B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个 ada D每个插入的 ada 至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 【变式训练 3】.如图是利

10、用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示 意图，其中 Pst 、Sma 、EcoR、Apa为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的 是( )。 A图示过程是基因工程的核心步骤 B表达载体构建时需要用到限制酶 Sma C抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原 基因的细胞筛选出来 D除图示组成外，表达载体中还应该含有启 动子和终止子等结构 【变式训练 4】.下图表示利用基因工程培育抗 虫棉的过程，请.据图回答下列有关问题。 (1)若限制酶的识别序列和切点是 GATC，限制酶识别序列和切点 是GGATCC，那么在过程中， 应用限制酶_切割质粒，用限 制酶_切割抗虫基因。 (2)将通过过程

11、得到的大肠杆菌涂 布在含有_的培养基上，若能 够生长说明已导入了普通质粒或重组 质粒，反之则说明没有导入。 (3)要确定抗虫基因导入后，是否能稳 定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，则在个体水平上的鉴定过程可简述为： _。经筛选分析，该植株细胞中含有一个携带抗虫基因的 DNA 片段，因此可以把2014 届高三生物一轮复习导学案2014-2-16 选修三 专题一 基因工程6它看作是杂合子。理论上，该转基因植株自交产生的 F1 代中，仍具有抗虫特性的植株占 总数的_。 (4)过程所用的现代生物技术称为_，从遗传学角度来看，据细胞通过过程， 能形成棉植株的根本原因是细胞具有_。 三、基因工程的应用三

12、、基因工程的应用 蛋白质工程蛋白质工程 【典例 3】蛋白质工程中，直接需要进行操作的对象是( ) A氨基酸结构 B蛋白质空间结构 C肽链结构 D基因结构 【典例 4】下列关于蛋白质工程说法不正确的是( ) A蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体免疫原 性 B蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变 C理论上通过对关键氨基酸的置换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法 D蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要 【典例 5】(2011安徽理综，31)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可

13、提取干扰素用于制药。 (1)进行转基因操作前，需用_酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。 (2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自 cDNA 文库的干扰素基因片段正确 插入表达载体的_和_之间。 (3)采用 PCR 技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该 PCR 反应体系的主要成分 应包含：扩增缓冲液(含 Mg2)、水、4 种脱氧核糖核苷酸、模板 DNA、_和_。 (4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空 薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_增加培养的细胞数量， 也有利于空气交换。 【变式训练 5】以下关于蛋白质工程的说法正确的是(

14、 )A蛋白质工程以基因工程为基础B蛋白质工程就是酶工程的延伸C蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 高考真题体验高考真题体验1(2012 浙江高考)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 C.利用 DNA 聚合酶将基因 B 与质粒连接后导入玫瑰细胞 D.将基因 B 直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞 2. (2012 高考全国新