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1、1涵盖范围 本单元包括选修 3 全部内容基因工程、细胞工程、胚胎工程以及生态工程。 2考情分析 (1)考查力度：占分比重相对稳定，如山东理综只出一个 8 分的简答题。 (2)考查内容 基因工程中三种工具。 基因工程操作五步曲。 基因工程成果转基因生物实例及安全性讨论。 细胞工程中植物组织培养、植物体细胞杂交。 动物细胞培养和单克隆抗体的制备及应用。 核移植技术。 胚胎工程中胚胎移植和胚胎分割。 干细胞的研究。 (3)考查形式 有的省将选修与必修有机结合，既可出简答题也可出选择题。 有的省如山东省全部以简答题形式呈现，且不与必修联系。 3复习指导 (1)复习线索 以基因工程的具体成果(如抗虫棉)
2、为主线，系统复习基因工程的操作工具和操作步骤 等知识点。 以植物的组织培养和动物细胞培养为基础，系统复习其他细胞工程技术手段。 以体内受精作用和个体发育过程为基础，系统复习胚胎工程的流程。 (2)复习方法 图解法复习基因工程和胚胎工程。 比较法复习植物组织培养和动物细胞培养；植物体细胞杂交和动物细胞融合及单克隆 抗体制备。 关注热点科研成果，注意知识的实践应用。 第第 36 讲讲 基因工程基因工程 考纲要求 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.转基因生物的安全性()。5.生物武器对人类的威胁()。6.蛋白质工程()。 考点一 基因工程的概念和基本
3、工具重要程度： 1 基因工程的概念 方法在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法 原理对生物的基因进行改造和重新组成 操作水平基因水平 过程 包括基因的分离、体外重组转移以及在受体细胞内的复 制和表达等 目的获得人类需要的基因产物 2 基因工程的工具酶与载体 (1)限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 作用结果 限制性核酸 内切酶 识别和切割 DNA 分子内一 小段特定核苷酸序列 把 DNA 分子切割成不同的片段， 产生黏性末端或平口末端 DNA 连接酶 将具有黏性末端的 2 个 DNA 片段连接在一起 形成重组 DNA 分子 (2)载体运载工具 功能：将外源基因导入受体细胞，并使其在受体细胞中稳
4、定遗传和表达。 种类：质粒、噬菌体以及一些动植物病毒。 质粒：本质是细菌细胞中一种小型环状 DNA 分子。 1 下图为限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶的关系，据图回答： (1)限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶的作用部位相同吗？相同。 (2)DNA 连接酶起作用时是否需要模板？不需要。 2 探究载体所具条件的意义 条 件意 义 稳定并能自我复制目的基因稳定存在且数量可扩大 有一个至多个限制性核酸内切酶切可携带多个或多种外源基因 割位点 具有特殊的标记基因便于重组 DNA 分子的鉴定和选择 易错警示 巧辨基因工程操作基本工具的 8 个易错点 (1)限制性核酸内切酶是一类酶，而不是一种酶。 (2
5、)限制性核酸内切酶的成分为蛋白质，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性核酸内切酶，目的是产生相同的黏性 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 个黏性末端。 (5)不同 DNA 分子用同一种限制性核酸内切酶切割产生的黏性末端都相同，同一个 DNA 分子用不同的限制性核酸内切酶切割，产生的黏性末端一般不相同。 (6)限制性核酸内切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，
6、 能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。 (8)基因工程中有 3 种工具，但工具酶只有 2 种。 1 已知一双链 DNA 分子，用限制性核酸内切酶切割得到长度为 120 kb(kb：千碱基对) 片段；用限制性核酸内切酶切割得到 40 kb 和 80 kb 两个片段；同时用限制性核酸内 切酶和限制性核酸内切酶切割时，得到 10 kb、80 kb 和 30 kb 3 个片段。据此分析 该双链 DNA 分子结构及酶切位点情况为( ) 答案 D 解析 根据题意，该 DNA 用限制性核酸内切酶切割后长度不变，故为环状 DNA， 根据两酶的作用特点，可知酶切图谱为 D。 2 如
7、图所示为部分双链 DNA 片段，下列有关基因工程中工具酶功能的叙述，错误的是( ) A切断 a 处的酶为限制性核酸内切酶 B连接 a 处的酶为 DNA 连接酶 C切断 b 处的酶为 DNA 解旋酶 D连接 b 处的酶为 RNA 聚合酶 答案 D 解析 限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割 DNA 分子，通常形成黏性末端，即能切割 DNA 链外侧的磷酸二酯键(图中的 a 处)，内侧碱 基对之间的氢键(b 处)可通过 DNA 解旋酶水解。DNA 连接酶将切断的磷酸二酯键进行 连接，即图中的 a 处。RNA 聚合酶的作用是催化 DNA 的转录。 与 DNA 有关的酶的比较
8、 作用底物作用部位形成产物 限制性核 酸内切酶 DNA 分子磷酸二酯键黏性末端或平口末端 DNA 连接酶DNA 片段磷酸二酯键重组 DNA 分子 DNA 聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代 DNA DNA 解旋酶DNA 分子 碱基对间 的氢键 形成脱氧核苷酸单链 DNA(水解)酶DNA 分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸 考点二 基因工程的操作与应用重要程度： 操作步骤： 1获取目的基因。 2制备重组 DNA 分子。 3转化受体细胞。 4筛选出获得目的基因的受体细胞。 5培养受体细胞并实现目的基因功能表达。 1观察基因工程的操作过程，分析每一步骤的操作程序 (1) 获取目的基因 Error!Error
9、! (2) 制备重组 DNA 分子 组成Error!Error! (3) 转化受体细胞 方法Error!Error! (4) 筛选重组细胞 Error!Error! (5)实现功能表达 2探究目的基因导入不同受体细胞的过程 生物种类植物动物微生物 常用方法 农杆菌介导 转化技术 显微注射技术感受态细胞法 受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞 转化过程 将目的基因插入到 Ti 质粒的 TDNA 上农 将含有目的基因的表 达载体提纯取卵 Ca2处理细胞感受 态细胞重组表达载 杆菌导入植物细胞 整合到受体细胞染 色体的 DNA 上表达 (受精卵)显微注射 受精卵发育获得 具有新性状的动物 体 DNA
10、 分子与感受态 细胞混合感受态细 胞吸收 DNA 分子 3探究基因治疗与基因诊断的不同点 原理操作过程进展 基因 治疗 基因表达 利用正常基因置换或弥补缺陷基因， 以表达出正常性状来治疗 临床实验 基因 诊断 碱基互补配对 采用基因检测的方法来判断患者是否 出现了基因异常或携带病原体等 临床应用 易错警示 规避与基因工程操作有关的 7 个失分点 (1)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的 基因应插入到启动子与终止子之间的部位。 (2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。 (3)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单
11、细胞、遗传物质相对较少。 (4)转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。 (5)一般情况下，用同一种限制性核酸内切酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时 可用两种限制性核酸内切酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目 的基因和目的基因之间的连接。 (6)不熟悉标记基因的种类和作用：标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入 受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。 (7)还应注意的问题有：基因表达载体中，启动子(DNA 片段)起始密码子(RNA)； 终止子(DNA 片段)终止密码子(RNA)。基因表达载体的构建是最核心、最关键的一 步，在体
12、外进行。 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 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 答案 A 解析 如果所需要的目的基因的序列是完全未知的，往往就需要构建基因文库，然后从 基因文库中获取目的基因，而在基因序列已知的情况下，获取目的基因通常用逆转录法 或利
13、用化学方法直接人工合成，因此，A 项正确、B 项错误；将目的基因与质粒连接的 酶是 DNA 连接酶，而非 DNA 聚合酶，C 项错误；目的基因必须与载体结合后导入受 体细胞才能够自我复制和表达，且导入植物细胞常用的载体是农杆菌，而不是大肠杆菌， D 项错误。 2 许多大肠杆菌的质粒上含有 lacZ 基因，其编码的产物 半乳糖苷酶在 Xgal 和 IPTG 存在的条件下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。基因工程中 常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，过程如图所示。 请据图回答下列问题： (1)基因工程中，构建基因表达载体的目的是_ _。 (2)限制
14、性核酸内切酶 EcoR的识别序列和切割位点是GAATTC，Sma的识别 序列和切割位点是CCCGGG。图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目 的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是_，连接过程中需要的 基本工具是_。 (3)转化过程中，大肠杆菌应先用_处理，使其处于能吸收周围 DNA 的状态。 (4)菌落颜色为白色的是_，原因是_ _。 (5)菌落中的目的基因是否表达，可采用的检测办法是_。 答案 (1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用 (2) TTAA DNA 连接酶 (3)Ca2 (4)菌落 lacZ 标记基因区插入外源基因后被破坏， 不能表达出
15、半乳糖苷酶，故菌落为白色 (5)免疫化学检测法 解析 (1)基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在， 能遗传给后代，并表达和发挥作用。(2)根据限制性核酸内切酶 EcoR和 Sam的识别 序列、切割位点和图解判断，图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因 的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是TTAA，连接过程中需要的基本工具是 DNA 连接酶。(3)转化过程中，大肠杆菌应先用 Ca2处理，使其处于能吸收周围 DNA 的状态。(4)由于 lacZ 标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出 半乳糖苷酶， 故菌落为白色菌落。(5)可采用免疫化学检测的办法检测菌落中的目的基因是否表 达。 考点三 转基因生物的安全性与生物武器重要程度： 1 关注转基因生物的安
