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1、第35讲基因工程内容比较知考向核心素养一提考能内容要求1 .概述基因工程的诞生2 .阐明基因工程的原理及技术(含PCR技术)3 .举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的应用4 .概述蛋白质工程的原理及应用5 .活动：DNA的粗提取与鉴定6 .活动：利用PCR扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验生命观念基因结构决定其功能；掌握目的基因的筛选与获取方法；理解蛋白质工程的原理科学思维建立基因工程的操作流程模型，掌握目的基因的检测与鉴定方法科学探究探究基因工程在生产上的应用和蛋白质工程的应用，掌握DNA片段的扩增及电泳鉴定的方法社会责任基因工程和蛋白质工程在生产实践上的应用与
2、旧教材对比增：DNA的粗提取与鉴定；DNA片段的扩增及电泳鉴定；基因工程在食品工业中的应用。册基因文库的构建；基因枪法；基因治疗。改：PCR技术内容更充实；DNA重组技术改为重组DNA技术；限制性核酸内切酶改为限制性内切核酸酶。淡化：从基因文库中获取目的基因精减为一句话；农杆菌转化法变为资料卡。考点一重组DNA技术的基本工具考点自主梳理预习教材夯基础1 .基因工程的概念原理是基因重组(1)手段：按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性。(2)目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。(3)水平：分子水平。与杂交育种相比与诱变育种相比(4)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍,
3、定向改造生物的遗传性状。2 .基因工程的基本工具3种工具，其中有2种工具酶(1)限制性内切核酸酶限制酶是一类酶，而不是一种酶鱼砂一主要存在于原核生物中4A/识别双链DNA分子的特定脱氧核定酸序列,并业”一使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开4品口一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核甘酸序列,也戋:I并且能在特定的位点上切割DNA分子a息洵专一性末端的喳黏性末端和平末端提醒限制酶的识别序列与被作用的DNA序列是不同的。前者一般由6个核昔酸组成,少数由4个、8个或其他数量的核普酸组成：后者是双链序列。判断黏性末端是否由同一种限制酶切割形成的方法是将黏性末端旋转180,同一种限制酶切割形成的黏性末端应
4、该是完全相同的结构。限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键，而不能是氢键。在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。只有这样，才能使目的基因的两端都有可连接的黏性末端或平末端。(2)DNA连接酶Eco/iDNA连接式每(种类)T4DNA连接百年大肠杆菌(来源).T4噬菌体只缝合黏性末端(特点)黏性末端和平末端都可缝合将双链DNA片段缝合迎来，恢复被限制酶切开的两个脱氧核甘酸之间的遵矍二蹴一rTGTAATTCI|/I-1-1-1-InI/IICT亍A帮川(3)载体圾噬菌体、动植物病毒等i能在受体细胞中复制并稳定保存具有一个或多个限制酶切割位点,便于外源DNA插入卜
5、具有特殊的标记基因，便于DNA的鉴定和筛选II对受体细胞无害再山携带外源DNA片段进入受体细胞，并在受体细胞内也曳尸对目的基因进行大量复制提醒与膜载体的区别：基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。易错辨析(DDNA连接酶能将两碱基间的氢键连接起来(X)(2)EcoliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端(X)(3)限制酶也可以识别和切割RNA(X)(4)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体(J)(5)载体的作用是将携带的目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达(J)(6)外
6、源DNA必在位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制(义)深挖教材1 .DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？选择性必修3P72旁栏思考题”提示不是。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核甘酸连接到已有的DNA片段上。2 .想一想，为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？选择性必修3P74“练习与应用”提示细菌中的限制酶之所以不剪切自身DNA,是因为细菌在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。3 .天然的DNA分子是否可以直接用做
7、基因工程载体？为什么？选择性必修3P72“内文信息拓展”提示不可以。具有能自我复制、有一个或多个限制酶切割位点、有标记基因及对受体细胞无害等特点的DNA分子才可以直接用作基因工程的载体。实际上天然的DNA分子一般不完全具备上述条件，往往需要进行人工改造后才能用于基因工程操作。重点疑难突破突破疑难提考能1 .基因工程的理论基础外源基因在受体细胞内表达；基因是控制生物性状的遗传理论；物质的结构和功能单位上遗传信息的传递都遵循中心基础，法则；生物界共用一套遗传密码aII复（重组DNA：、转叠4=71翻造蛋白质制（载体+目的基切飞丝J：状）：DNA的基本组成单位都是四：种脱氧核甘酸基因拼接理论，DNA
8、分子都遵循碱基互补配基础；对原则：双链DNA分子的空间结构都；是规则的双螺旋结构I2 .限制酶的选择方法根据目的基因两端的限制酶切割位点、质粒上的限制酶切割位点以及是否破坏目的基因和标记基因来确定限制酶的种类。PstISma1PstIt抗病基因tSmaIEcoRI甲（1）应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PsrI；不能选择酶切位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SwI。（2）为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，也可使用不同的限制酶（非同尾酶）切割目的基因所在片段和质粒（双酶切），如图甲可选择用PstI和EcoRI两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点）
9、。(3)切割质粒的限制酶不能同时切开质粒上的所有标记基因，即至少要保留一个标记基因,以用于重组DNA的鉴定和筛选，如图乙中的质粒不能使用SmaI切割。3 .标记基因的作用标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞：目的基因Amp进入受 体细胞在含有 氨不青 霉素的_ 培养基 上培养、含有抗氨芋 青霉素基因 的质粒有的大肠杆菌中 有载体进入，有 的没有载体进入只有含有载体, 并且载体上的 抗性基因表达 的大肠杆菌才 能存活并增殖4 .与DNA有关的几种酶的比较与DNAH作用底物：4乍用部位；，作用结果；有关的髀；1一一一一一一一WVVV|m2E|IDNA磷酸将DNA切成两个或限制酶J分子二酯键多
10、个片段dna连DNA分磷酸将两个DNA片段连接1接酶子片段二酯键为一个DNA分子1以DNA单链为模板，DNA聚脱氧核磷酸将单个脱氧核甘酸依|合酶甘酸二酯键次连接到另一条短的单链末端DNA碱基对中将双链DNA分子局部怖耻臼母分子的氢键解旋为单链，形成两I条长链DNA水DNA磷酸将DNA片段水解为单解醐分子二酯键个脱氧核甘酸命题规律探究感悟高考找规律考向1结合基因工程所需工具酶，考查科学实践中的探究能力1.(2021福建三明质检)限制酶MunI和限制酶EcoR【的识别序列及切割位点分别是CITTAAG和一GAATTCo如下图表示四种质粒和目的基因，其中，质粒上箭头所指部位为酶的识别位点，阴影部分表
11、示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是目的基因CTTAAGGAATTCCTTAAGGAATTC含目的基因的DNA片段答案A解析用限制酶M“I切割A质粒后，不会破坏标记基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的载体，A正确；质粒没有标记基因，不适于作为目的基因的载体，B错误；C、D质粒含有标记基因，但用限制酶切割后，标记基因会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体，C、D两项错误。2.(2016全国卷HI,40)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EeRI.BamHI和Sau3AI三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的E
12、coRI、Sau3AI的切点是唯一的)。IIIGAATTC一GGATCCGATCCTTAAGCCTAGGCTAGt冈tt图(a)启动子EcoRI0s皿3AI终止子抗生素抗性基因图(b)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经I酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接，理由是(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示，这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有,不能表达的原因是图(c)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有和,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是答案（l）Sa“3Al两种酶切割后产
13、生的片段具有相同的黏性末端（2）甲、丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录（3）E-coDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶解析（1）由于限制酶Sa3AI与BamHI切割DNA后形成的黏性末端相同，所以经1酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3Al酶切后的产物连接。（2）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达。图中甲、丙均不符合，所以不能表达目的基因的产物。（3）常见的DNA连接酶有EcHiDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T4DN
14、A连接酶。考向2结合载体的作用及特点，考查科学思维的能力3.（2020南昌高三一模节选）质粒A和质粒B各自有一个限制酶EcoRI和限制酶I的识别位点，两种酶切割DNA产生的黏性末端不同。限制酶EeRI剪切位置旁边的数字表示其与限制酶BamHI剪切部位之间的碱基对数（bp）。在含有质粒A和B的混合溶液中加入限制酶EcoRI和7HI,令其反应充分；然后，向剪切产物中加入DNA连接酶进行反应，再将其产物导入大肠杆菌中。（实验中不考虑无”，的质粒、拥有两个或两个以上“i的质粒、两个或两个以上质粒同时进入大肠杆菌、三个或三个以上DNA片段发生连接）请回答下列问题：BainH IBa mH 1EcoR Iori：质粒复制原点；招f：四环素抗性基因；amp：氨年青霉素抗性基因；诙：基因产物在紫外线照射下可发出绿色荧光；lac：基因控制合成的半乳糖首酶可以水解乳糖(1)只拥有质粒A的大肠杆菌(填“可以”或“不可以”)在含有氨茶青霉素及乳糖作为唯一碳元素来源的培养基中生存。说明理由:(2)DNA连接酶进行反应后，存在种大小不同的质粒，有种质粒使大肠杆菌能够在含有氨羊青霉素及乳糖作为唯一碳源的培养基中生存。(3)绿色荧光蛋白基因是标记基因的一种，标记基因的功
