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1、苏教版 2019 版高考生物一轮复习1第第 1 1 讲讲 基因工程基因工程考纲要求全国卷五年考情1.基因工程的诞生()无考题2.基因工程的原理及技术(含PCR 技术)()2017卷T38，2017卷T38，2017卷T38，2016卷T40，2016卷T40，2015卷T403.基因工程的应用()2014卷T40，2013卷T404.蛋白质工程()2015卷T40，2015卷T40，2013卷T40考点一| 基因工程的基本工具(对应学生用书第 241 页)识记基础梳理1 1基因工程的概念及优点(1)概念：是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细
2、胞，并使重组基因在受体细胞中表达，产生人类需要的基因产物的技术。(2)遗传原理：基因重组。(3)优点：与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。与诱变育种相比：能定向改造生物的遗传性状。2 2基因工程的基本工具(1)限制性核酸内切酶来源：主要从原核生物中分离纯化而来。作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键。结果：产生黏性末端或平末端。(2)DNA 连接酶常用类型Ecoli DNA 连接酶T4DNA 连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端和平末端结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键苏教版 2019 版高考生物一轮复习2(3)载体常用载体 质
3、粒化学本质：双链环状DNA分子特点能自我复制 有一个至多个限制酶切割位点 有特殊的标记基因)其他载体： 噬菌体衍生物、动植物病毒等。理解深化探究1 1限制酶(1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如，以中心线为轴，两侧碱基互补对称；以=CCAGGGGTCC为轴，两侧碱基互补对称。=AT (2)切割后末端的种类2 2限制酶和 DNA 连接酶的关系(1)限制酶和 DNA 连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制酶不切割自身 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。(3)DNA 连接酶起作用时，不需要模板。3 3载
4、体(1)条件与目的条件目的稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组 DNA 的鉴定和选择苏教版 2019 版高考生物一轮复习3(2)作用作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。运用考向对练1 1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：限制酶BamHBclSau3AHind识别序列及切割位点GGATCCCCTAGGTGATCAACTAGTGATCCTAGAAGCTTTTCGAA图 1 图
5、 2(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。(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。(4)若用Sau3A切图 1 质粒最多可能获得_种大小不同的 DNA 片段。解析 (1)选择的限制酶应在目的基因
6、两端且在质粒中存在识别位点，故可以用来切割的限制酶为Bcl、Hind、BamH和Sau3A，但由于BamH和Sau3A可能使质粒中的启动子丢失或破坏抗性基因，所以应选用Bcl、Hind两种限制酶切割。酶切后的载体和目的基因片段，通过 DNA 连接酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转苏教版 2019 版高考生物一轮复习4入感受态的大肠杆菌中，使其增殖。(2)根据质粒上抗性基因，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四环素。平板上长出的菌落，常用 PCR 鉴定，目的基因 DNA 受热变性后解链为单链，引物需要与单链两端相应互补序列结合，故所用引物组成是图 2 中的
7、引物甲和引物丙。(3)若BamH酶切的 DNA 末端和Bcl酶切的 DNA 末端连接，连接部位的 6 个碱基对序列为，由于两种酶均不能识别该部位的T GATC C A CTAG G(G GATC A C CTAG T)碱基对序列，所用两种酶都不能切开该部位。(4)根据Bcl、BamH和Sau3A的酶切位点，Sau3A在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为 A、B、C 三种片段，若部分位点被切开，可得到 AB、AC、BC、ABC 四种片段，所以用Sau3A切质粒最多可能获得 7 种大小不同的 DNA 片段。答案 (1)Bcl和Hind DNA 连接 感受(2)四环素 引物甲和引物丙(3) 都
8、不能 (4)7T GATCC A CTAGG(G GATC A C CTAG T)2 2(20182018德州模拟)下面为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：(1)a 代表的物质和质粒的化学本质都是_，二者还具有其他共同点，如_，_(写出两条即可)。(2)若质粒 DNA 分子的切割末端为Error!，则与之连接的目的基因切割末端应为_；可使用_把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒 DNA 上称为_，其作用是_。(4)下列常在基因工程中用作载体的是( )A苏云金芽孢杆菌抗虫基因B土壤农杆菌环状 RNA 分子C大肠杆菌的质粒D动物细胞的染色体解析 (1)a 代表
9、的物质是拟核 DNA 分子，质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核之外的小型环状 DNA 分子，两者都能自我复制，并蕴含遗传信息。(2)质粒 DNA 分子的切割末端能够与目的基因切割末端发生碱基互补配对，可使用 DNA 连接酶将它们连接在一起。(3)质粒 DNA 分子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因，便于对重组 DNA 进行苏教版 2019 版高考生物一轮复习5鉴定和筛选。(4)作为载体必须具备的条件：在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；有多个限制性核酸内切酶切点；有一定的标记基因，便于筛选。常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。苏云金芽孢杆菌抗虫基因一般作为目的基因；土壤
10、农杆菌环状 RNA 分子不容易在宿主细胞内保存；动物细胞染色体的主要成分是 DNA 和蛋白质，不能被限制性核酸内切酶切割，因此不能用作载体。答案 (1)DNA 能够自我复制 具有遗传特性(2)Error! DNA 连接酶 (3)标记基因 供重组 DNA 的鉴定和选择 (4)C技法总结 确定选择限制酶种类的方法 1根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类(1)应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。(2)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。(3)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E
11、coR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(1)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。(2)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止一个，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。考点二| 基因工程的操作程序及应用(对应学生用书第 243 页)识记基础梳理1 1基因工程的基本操作程序(1)目的基因的获取方法从基因文库中获取。利用 PCR 技术扩增。通过化学方法人工合成。(2)
12、基因表达载体的构建目的a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。苏教版 2019 版高考生物一轮复习6b使目的基因能够表达和发挥作用。组成及作用(连线)组成作用.目的基因 a转录的起点，是RNA聚合 酶识别和结合的部位.启动子 b转录的终点.终止子 c鉴别受体细胞中是否含有目的基因.标记基因d能够控制特定性状答案 d a b c(3)将目的基因导入受体细胞(连线)受体细胞导入方法动物细胞 植物细胞 微生物细胞a农杆菌转化法 b显微注射技术 c基因枪法 d感受态细胞法 (Ca2处理法) e花粉管通道法答案 b a、c、e d(4)目的基因的检测与鉴定方法检测或鉴定目的水平DNA 分
13、子杂交技术检测目的基因的有无分子杂交技术目的基因是否转录抗原抗体杂交目的基因是否翻译分子水平抗虫或抗病接种实验是否具有抗虫抗病特性个体水平2 2.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较(1)含义乳腺生物反应器是指使外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白。工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系。(2)两者区别比较项目乳腺生物反应器工程菌基因结构动物基因的结构与人类基因的结构基本相同细菌和酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异基因表达合成的药物蛋白与天然蛋白质相同细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器，产生的药物蛋白可能没有活性受体细胞
14、动物的受精卵微生物细胞苏教版 2019 版高考生物一轮复习7导入目的基因的方式显微注射法感受态细胞法生产条件不需严格灭菌，温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞中提取理解深化探究1 1目的基因的获取途径(1)从基因文库中获取：包括基因组文库和 cDNA 文库等。(2)人工合成目的基因的常用方法化学合成法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用 DNA 合成仪用化学方法合成，不需要模板。反转录法：以 RNA 为模板，在逆转录酶作用下人工合成。(3)通过 PCR 技术扩增目的基因利用 DNA 复制的原理在体外特异
15、性的复制某 DNA 片段以获得大量的目的基因。2 2基因表达载体的构建方法3 3将目的基因导入受体细胞生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法感受态细胞法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到 Ti质粒的 TDNA 上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的DNA 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与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA 分子4.4.目的基因的检测与鉴定苏教版 2019 版高考生物一轮复习8运用考向对练1 1(20182018湖北武汉 2 2 月调研)如图是获得转基因抗虫棉的技术流程示意图。请回答：(1)AB 利用的技术称为_，其中过程需要热稳定的_酶才能完成。
