贰零壹柒名师A计划--生物15.1

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1、第十五单元 现代生物科技专题第十五单元主干知识回顾-2-名师考点精讲第1讲 基因工程第1讲 基因工程第十五单元主干知识回顾-4-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单一、基因工程及应用 1.基因工程的概念 (1)供体:提供 目的基因 。 (2)操作环境: 体外 。 (3)操作水平: 分子 水平。 (4)原理: 基因重组 。 (5)受体:表达目的基因。 (6)本质:性状在 受体 体内的表达。 (7)优点:克服 远缘杂交不亲和 的障碍,定向改造生物的 遗传性状 。 第十五单元主干知识回顾-5-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单2.基因工程的基本工具(2)DNA连接酶: 作用

2、:将限制酶切割下来的DNA片段拼接成 DNA分子 。 第十五单元主干知识回顾-6-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单种类: 第十五单元主干知识回顾-7-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单第十五单元主干知识回顾-8-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单对载体的分析: 第十五单元主干知识回顾-9-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单第十五单元主干知识回顾-10-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单4.基因工程的应用 第十五单元主干知识回顾-11-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单二、蛋白质工程 1.概念理解 (1)基础:

3、蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 (2)操作: 基因修饰 或基因合成。 (3)结果:改造了现有蛋白质或制造出 新的蛋白质 。 (4)目的:满足人类的生产和生活的需求。 2.操作过程 从预期的 蛋白质功能 出发设计预期的 蛋白质结构 推测应有的 氨基酸序 列 找到相对应的 脱氧核苷酸序列 (基因)基因表达产生需要的蛋白质。 第十五单元主干知识回顾-12-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单第十五单元主干知识回顾-13-名师考点精讲第1讲 基因工程主干知识回顾知识清单1.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。 2.DNA连接酶的作用部

4、位是磷酸二酯键。 3.质粒是常用的载体,它是一种小型的环状DNA分子,具有一个至多个限制酶切割位点及标记基因。 4.目的基因的获取方法有从基因文库中获取和人工合成。 5.基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因。 6.目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法;导入动物细胞常用显微注射法;导入微生 物细胞常用感受态细胞法。 第十五单元主干知识回顾-14-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一考点一 基因工程的基本工具 1.与DNA分子相关的酶 (1)几种酶的比较: 第十五单元主干知识回顾-15-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一第十五单元主干知识

5、回顾-16-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一切割后产生末端的种类黏性末端和平末端。 a.黏性末端:是限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时形成的( 错位切),如图所示: 第十五单元主干知识回顾-17-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一b.平末端:是限制酶在识别序列的中轴线切开时形成的(平切),如图所示:限制酶与DNA连接酶的关系: 第十五单元主干知识回顾-18-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一2.载体作用 (1)作为运载工具,将目的基因转移到宿主细胞内; (2)利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制

6、。巧辨基因工程操作中基本工具的7个易错点 (1)限制酶是一类酶,而不是一种酶。 (2)限制酶的化学本质为蛋白质,其作用的发挥需要适宜的理化条件,高温、强酸或强碱均易使之 变性失活。 (3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的是产生相同的末端。 (4)将一个基因从DNA分子上切割下来,需要切两处,同时产生4个末端。 (5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的末端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶切 割,产生的末端一般不相同。 (6)限制酶切割位点应位于标记基因之外,不能破坏标记基因,以便进行检测。 (7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子,

7、能将目 的基因导入受体细胞内;膜上载体是蛋白质,与细胞膜的通透性有关。 第十五单元主干知识回顾-19-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一典例1 (2015商丘一模)如图为某质粒表达载体简图,小箭头所指分别为限制酶EcoR 、BamH的酶切位点,ampR为青霉素抗性基因,tctR为四环素抗性基因,P为启动子,T为终 止子,ori为复制原点。又知植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该 植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。 已知耐旱基因两端分别有包括EcoR、BamH在内的多种酶的酶切位点。据图回答下 列相关问题: 第

8、十五单元主干知识回顾-20-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一(1)获得耐旱基因常用基因文库法。理论上, 中含有该生物的全部基因;而中含有该生物的部分基因。将含有耐旱基因的DNA与该质粒表达载体分别 用EcoR酶切,酶切产物用DNA连接酶处理后,两两连接的产物有 种。 (2)将上述连接产物导入无任何抗药性的宿主细胞后,将这些宿主细胞接种到含四环素 的培养基中,能正常生长的宿主细胞所含有的连接产物是 。 (3)目的基因表达时,RNA聚合酶识别和结合的位点是 ,其合成的产物是 。 (4)在上述实验中,为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连 接,酶切时应选

9、用的酶是 。 (5)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱植株与不耐旱植株的数量比 为31时,则可推测该耐旱基因整合到了 (填“同源染色体的一条上”或“同源染色 体的两条上”)。 第十五单元主干知识回顾-21-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一【解题思路】本题考查基因工程的相关知识。(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文 库,其中基因组文库中含有该生物的全部基因,而cDNA文库中含有生物的部分基因。将 含有耐旱基因的DNA与该质粒表达载体分别用EcoR酶切,酶切产物用DNA连接酶处理 后,两两连接的产物有3种,即含有耐旱基因的DNA与含有耐旱基因的DNA连接

10、、质粒与 质粒连接、含有耐旱基因的DNA与质粒连接。(2)由题图可知,构建基因表达载体时,四环 素抗性基因会被破坏,因此将上述连接产物导入无任何抗药性的宿主细胞后,将这些宿主 细胞接种到含四环素的培养基中,能正常生长的宿主细胞所含有的连接产物是载体载 体连接物(或质粒质粒连接物)。(3)目的基因表达时,RNA聚合酶识别和结合的位点是 启动子,其合成的产物是mRNA。(4)酶切时应选用限制酶EcoR和BamH,形成不同的 黏性末端,这样可以防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接。 (5)若该耐旱基因整合到了同源染色体的两条上,则自交子代均为耐旱植株;若该耐旱基因 整合到了同源染

11、色体的一条上,则其子代中耐旱植株与不耐旱植株的数量比为31。 第十五单元主干知识回顾-22-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一【参考答案】 (1)基因组文库 cDNA文库 3 (2)载体载体连接物(或质粒质粒连接物) (3)启动子 mRNA (4)EcoR和BamH (5)同源染色体的一条上 第十五单元主干知识回顾-23-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一1.下列关于各种酶作用的叙述,不正确的是 ( C ) A.DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接 B.RNA聚合酶能与基因的特定位点结合,催化遗传信息的转录 C.一种DNA限制酶能识

12、别多种核苷酸序列,切割出多种目的基因 D.胰蛋白酶能作用于离体的动物组织,使其分散成单个细胞 【解析】DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接,形成磷酸二酯键,A 项正确;RNA聚合酶能与基因的特定位点(启动子)结合,催化遗传信息的转录,B项正确;限 制酶具有特异性,即一种DNA限制酶只能识别一种核苷酸序列,C项错误;胰蛋白酶能消化 组织细胞间的物质,将离体的动物组织分散成单个细胞,D项正确。 第十五单元主干知识回顾-24-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一2.(2015福建高考)GDNF是一种神经营养因子,对损伤的神经细胞具有营养和保护作 用。研究人员构建了

13、含GDNF基因的表达载体(如图1所示),并导入到大鼠神经干细胞中, 用于干细胞基因治疗的研究。请回答: 第十五单元主干知识回顾-25-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中,使用胰蛋白酶的目的是 使细胞分散开 。 (2)构建含GDNF基因的表达载体时,需选择图1中的 Xho 限制酶进行酶切。 (3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有3种:单个 载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴 定这3种连接方式,选择Hpa 酶和BamH 酶对筛选得到的载体进行双酶切,

14、并对酶切后 的DNA片段进行电泳分析,结果如图2所示。图中第 泳道显示所鉴定的载体是正向 连接的。 (4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测GDNF基因是否成功表达,可用 相应的 抗体 与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时,需进行 传代 培养以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。 第十五单元主干知识回顾-26-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一【解析】本题以基因治疗为情景,考查基因工程和细胞工程的相关知识。(1)细胞工程 中常用胰蛋白酶处理动物组织,使其细胞分散开,以便于进行细胞培养。(2)在使用限制酶 进行酶切时,必须保证目的基

15、因的完整,根据题图1可知,应该使用Xho限制酶进行酶切。 (3)若重组载体是正向连接的,则重组质粒和酶切位置如图 所示。结合题干信息可知,双酶切后的片段为6000 bp 和700 bp,泳道符合要求。(4)检测目的基因是否成 功表达,可利用抗原抗体杂交技术。动物细胞培养 一段时间后,会出现接触抑制现象,需进行传代培养 以得到更多数量的细胞。 第十五单元主干知识回顾-27-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一考点二 基因工程的基本操作程序 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

16、苷酸序列的较小基因,可直接利用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: 目的:利用DNA复制的原理在体外特异性的复制某DNA片段以获得大量的目的基因。 第十五单元主干知识回顾-28-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一2.基因表达载体的构建基因工程的核心 (1)基因表达载体的组成及作用:目的基因:能控制表达所需要的特定性状。 启动子:为RNA聚合酶识别和结合部位,驱动转录mRNA。 终止子:使转录终止的特殊结构的DNA片段。 标记基因:鉴定受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来, 如抗生素抗性基因。 第十五单元主干知识回顾-29-名师考点精讲第1讲 基因工程名师考点精讲考点二考点三考点一(2)构建基因表达载体的目的: 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。 使目的基因能够表达和发挥作用。 (3)构建过程: 第十五单元主