《2013高三生物实战演练复习课件：ia3.1.1、2工具酶的发现和基因工程的诞生基因工程的原理和技术浙教版·浙江专用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高三生物实战演练复习课件：ia3.1.1、2工具酶的发现和基因工程的诞生基因工程的原理和技术浙教版·浙江专用（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,1.下列说法正确的是( ) A.限制性核酸内切酶最初是从人体细胞中发现的 B.限制性核酸内切酶的切口一定是GAATTC碱基序列 C.质粒是基因工程中唯一用于运载目的基因的载体 D.利用载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”,【解析】选D。限制性核酸内切酶最初是从细菌体内发现的。限制性核酸内切酶具有特异性，能特异性切割DNA分子，切口也具有特异性。质粒是最常用的运载目的基因的载体，噬菌体、动植物病毒也可作为载体。利用载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制，这个过程是在分子水平上的克隆。,2.在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是( ) A.限制性核酸内切酶和连接酶 B.限
2、制性核酸内切酶和水解酶 C.限制性核酸内切酶和载体 D.连接酶和载体 【解析】选A。对基因进行修饰和改造的工具是限制性核酸内切酶和DNA连接酶，分别切割和形成DNA分子中的磷酸二酯键。,3.下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体( ) A.细菌质粒 B.噬菌体 C.动植物病毒 D.细菌拟核中的DNA分子 【解析】选D。作为基因工程载体的一般是质粒、噬菌体和动植物病毒等，不能用细菌拟核中的DNA分子作为载体。,4.不属于目的基因与载体结合过程的是( ) A.用一定的限制性核酸内切酶切割质粒露出粘性末端 B.用同种限制性核酸内切酶切割目的基因露出粘性末端 C.将切下的目的基因的片段
3、插入到质粒切口处 D.将重组DNA导入受体细胞中进行扩增 【解析】选D。目的基因与载体的结合过程中，先用同一种限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体，然后用DNA连接酶将二者相同的切口连接起来。D选项是目的基因导入受体细胞的过程。,5.水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中有三种氨基酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。在转基因技术中，这种蛋白质的作用( ) A.促使目的基因导入宿主细胞中 B.促使目的基因在宿主细胞中复制 C.使目的基因容易被检测出来 D.使目的基因容易成功表达 【解析】选C。该发光蛋白基因属于标记基因，可用于重组DNA的鉴定与检测，使目的基因容易被检测出
4、来。,6.基因工程又叫基因拼接技术。农业科技工作者在水稻中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该抗病基因导入到水稻中，培养抗病品系。回答以下问题： (1)在该技术中，用人工合成方法获得抗病基因的途径之一是：以目的基因转录的_为模板，_成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成_。 (2)基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、_。 (3)要使载体与抗病基因连接，首先使用_进行切割。 切割完成后，采用_酶将载体与该抗病基因连接，连接后得到的DNA分子称为_。 (4)该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是( ) A.淀粉 B.脂类 C.蛋白质 D.核酸,【解析】(1)目的基因的获得有化学合成法和直接从
5、基因文库中获取。人工合成法之一是逆转录法，以信使RNA为模板，逆转录成单链DNA，然后合成双链DNA。 (2)基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌和动植物细胞。 (3)进行目的基因与载体的重组时，先用同一种限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体，然后用DNA连接酶将载体和目的基因(抗病基因)连接，得到重组DNA分子。 (4)基因表达的产物是蛋白质。,答案: (1)信使RNA(mRNA) 逆转录(反转录) 双链DNA(目的基因) (2)动植物细胞 (3)限制性核酸内切酶 DNA连接 重组DNA(重组载体) (4)C,一、基因工程中几组概念的理解及比较 1.基因、基因文库、目的基因 (1)基因：具
6、有遗传效应的DNA片段，是控制性状的遗传物质的基本结构和功能单位，基因的脱氧核苷酸序列代表遗传信息。 (2)基因文库：含有某种生物不同基因的许多DNA片段，这些DNA片段导入受体菌的群体中通过克隆而储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。 基因组文库：该文库中含有一种生物的所有基因。 cDNA文库：该文库中含有一种生物的部分基因。 (3)目的基因：是基因工程操作中需要的外源基因，它是编码某种蛋白质的结构基因，如生物的抗逆性基因、抗虫基因等。,2.五种酶的比较,对表中五种酶分析如下： (1)DNA解旋酶作用于氢键，其他各种DNA酶均作用于磷酸二酯键，但作用方式不同。 (2)各种酶作用的(生理
7、)过程 限制性核酸内切酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，作用于目的基因的获取和重组DNA分子的形成过程。 DNA水解酶用于DNA分子的水解，水解产物是4种脱氧核苷酸。 DNA 解旋酶作用于碱基对之间的氢键，在DNA复制和转录过程中将DNA分子双链解螺旋形成两条单链。 DNA聚合酶在复制过程中利用4种脱氧核苷酸形成DNA分子。,一般情况下，在切割获取目的基因和切割载体时要使用同一种限制性核酸内切酶，目的是产生相同的粘性末端，以便在形成重组DNA分子时能够用DNA连接酶连接。,【例证1】以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。将人的胰岛素基因导入大肠杆菌生产胰岛素实例中，请回答下列
8、问题。 (1)该实例中的目的基因是_。 (2)获得目的基因的方法通常包括_和_。 (3)切割和连接DNA分子所使用的酶分别是_和_。 (4)运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或_，后者的形状为_。,【解题关键】明确能表达胰岛素的基因(符合人类需要的基因)就是目的基因，其余问题依据基因工程的基本操作步骤即可回答。 【精讲精析】(1)据题干分析，该基因工程中的目的基因是人的胰岛素基因。获得目的基因的方法主要有化学合成法(人工合成)和从基因文库中获取两种。 (2)形成重组DNA分子一般需要限制性核酸内切酶、DNA连接酶这两种工具酶。使用限制性核酸内切酶对DNA分子进行切割，使用DNA连接酶对
9、DNA分子进行连接。,(3)基因工程中常用质粒作为载体，质粒是微生物(细菌、酵母菌等)细胞中的小型双链环状DNA分子。 答案:(1)胰岛素基因 (2)化学合成法(人工合成) 从基因文库中获取 (3)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 (4)质粒 小型环状(双链环状、环状),【变式训练】下列关于DNA连接酶的作用叙述正确的是 ( ) A.将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键 B.连接两个DNA链上碱基之间的氢键 C.将断开的两个DNA片段连接起来，重新形成磷酸二酯键 D.可以连接任意两个DNA片段 【解析】选C。A项中的连接过程需要DNA聚合酶，B项中氢键的连接是通过碱基互补配对完成的，
10、C项是DNA连接酶的作用结果，DNA连接酶连接的是相同的粘性末端。,二、基因工程具体操作步骤 1.提取目的基因 方法一：从基因文库中获取。 方法二：化学合成(人工合成)目的基因。有两条合成途径： (1)利用目的基因转录的RNA，在逆转录酶的作用下，逆转录成单链DNA，然后合成双链DNA。 (2)根据氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成DNA分子。,2.重组DNA分子的形成,几点说明： (1)限制性核酸内切酶主要切割外源DNA，对自身的DNA不起作用，具有自身保护的特点。 (2)限制性核酸内切酶只识别双链
11、DNA分子中特定核苷酸序列，对RNA不起作用。 (3)用DNA连接酶连接时，可形成3种不同的连接物：目的基因载体连接物、载体载体连接物、目的基因目的基因连接物，导入受体细胞后，可利用抗性基因的差异进行筛选。,3.将重组DNA分子导入受体细胞,4.筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因的表达 一般通过标记基因筛选含有目的基因的受体细胞，还可以通过以下方法检测和筛选： (1)对转基因生物的染色体DNA上是否插入目的基因进行检测筛选，方法是采用 DNA分子杂交技术。 (2)对目的基因是否转录形成mRNA进行检测筛选，方法是用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。 (3)对目的基因是否表达出蛋白质进行检测
12、筛选，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交或在个体水平检测是否产生相应性状。,【例证2】(2010江苏高考改造)下表中列出了几种限制性核酸内切酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制性核酸内切酶的酶切位点。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_。 (4)与只使用EcoR 相比较，使用BamH 和Hind 两种限制性核酸内切酶同时处理质粒、外源DNA的优点
13、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_。,【解题关键】熟悉基因工程的基本步骤是解题的关键：(1)DNA分子是双链结构，质粒切割前是环状，无游离磷酸基团，切割后露出两个末端，有2个游离磷酸基团。 (2)限制性核酸内切酶切割时最好不破坏载体中的抗性基因。 (3)目的基因与质粒连接时，有3种连接可能，所以要筛选符合要求的重组载体。用两种限制性核酸内切酶切割时,因形成的末端不同,只有1种连接可能。,【精讲精析】(1)该质粒为环状DNA，经Sma切割前，不含有游离的磷酸基团，经Sma切割后形成的末端含有2个游
14、离的磷酸基团。 (2)Sma识别的是CCCGGG序列，切割位点在C与G之间，Sma酶切位点越多，也就是CG碱基对越多，C与G之间的氢键(3个)比A与T之间的氢键(2个)数量多，其含量越多，质粒的热稳定性越高。 (3)据图1可知，Sma切割位点在抗生素抗性基因(标记基因)中，据图2可知，Sma切割位点在目的基因中，因此使用Sma切割会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因。,(4)用同一种限制性核酸内切酶处理质粒和外源DNA，再用DNA连接酶连接时，往往会有三种连接形式：目的基因质粒、目的基因目的基因(环化)、质粒质粒(环化)，后两种是我们不需要的，因而要进行筛选。用两种限制性核酸内切酶处理
15、质粒和外源DNA，因形成的末端不同可避免上述情况的发生。 (5)连接质粒与目的基因的工具酶是DNA连接酶。 (6)抗生素抗性基因是标记基因的一种，标记基因的作用是供鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞。,答案: (1)0、2 (2)高 (3)Sma会破坏质粒的抗性基因、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 (6)鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞,【互动探究】(1)在题中第(5)小题操作后，为选择导入重组载体的受体细胞，在培养基中应加入什么物质？该物质起什么作用？ 抗生素；选择。,(2)质粒除了题中体现的特点外，还应具有哪些特点？ 能在宿主细胞中复
16、制和保存，具有多个限制性酶切位点。,1.(2010浙江高考)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是( ) A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C.将重组DNA分子导入烟草原生质体 D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞,【解析】选A。限制性核酸内切酶用来切割获取抗除草剂基因片段，而非烟草花叶病毒的核酸(RNA)，A错；DNA连接酶可以将获取的目的基因和载体结合，构建基因的表达载体，B正确；可以将获取的重组DNA分子导入到烟草受体细胞中，目的基因会在其中表达，使烟草具备抗除草剂的特性，欲筛选出抗除草剂的转基因烟草，可以将烟草放在含除草剂的培养基中培养，
