《2011版高中生物一轮复习 1.1 DNA重组技术的基本工具、基因工程的基本操作程序精品学案新人教版必修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011版高中生物一轮复习 1.1 DNA重组技术的基本工具、基因工程的基本操作程序精品学案新人教版必修3（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、选修3专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具1.2 基因工程的基本操作程序【高考目标定位】1、基因工程的诞生2、基因工程的原理及技术【考纲知识梳理】一、与DNA分子相关的几种酶及基因工程的其他工具1、与DNA分子相关的酶限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用结果形成粘性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子2、载体（1）条件：能在宿主细胞中稳定保存下来并大量复制。有一个至多个限制性核酸内切酶切割点，以便与外源基因连接。具有特殊的标记基因，便于筛选。（2
2、）种类：质粒（常用）、噬菌体的衍生物、动植物病毒。（3）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。二、基因工程基本操作程序 1、目的基因的获取途径（1）目的基因： 编码蛋白质的结构基因 。（2）原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法。（3）PCR技术扩增目的基因原理：DNA双链复制过程：第一步：加热至9095DNA解链；第二步：冷却到5560，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至7075，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。2、基因表达载体的构建（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳
3、定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。（2）组成：目的基因启动子终止子标记基因启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。标记基因的作用：是为了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。常用的标记基因是抗生素基因。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技术 Ca2处理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Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物细
4、胞整合到受体细胞的DNA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处理细胞微生物细胞壁的通透性增加重组质粒与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子4、目的基因的检测与鉴定（1）分子水平检测导入检测：DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针。表达检测：转录检测：分子杂交法，即目的基因作探针与mRNA杂交翻译检测：抗原抗体杂交法（2）个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。【要点名师精解】基因工程的操作程序1、获取目的基因的方法 从基因文库中获取鸟枪法人工合成2目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）
5、3将目的基因导入受体细胞受体细胞：细菌 氯化钙细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制【例1】用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是( )A.常用相同的限制性内切酶处理的基因和质粒 B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达【解析】构建重组质粒（重组DNA分子）必需的工具酶是DNA连接酶和限制性内切酶。RNA聚合酶的作用是催化DNA转录为RNA。可通过排除法可以选出答案B。【答案】B【例2】科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎内含
6、有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，错误的是 ( ) A采用反转录的方法得到目的基因有内含子B基因非编码区对于目的基因在块茎中表达是不可缺少的C马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞D用同一种限制性内切酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子【解析】内含子是不能编码蛋白质的，成熟的信使RNA不含内含子转录部分，反转录合成的目的基因的方法是以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA。【答案】A 【感悟高考真题】（2010全国2高考）5. 下列叙述符合基因工程概念的是AB淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细
7、胞中的抗体基因B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上【解析】A:属于动物细胞工程的内容C: 属于微生物的发酵工程的内容D:自然状态下，一般不能自行形成重组DNA分子【答案】B（2010江苏高考）27（8分）下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，圈l、圈2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。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
8、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Srna 切割，原因是 。 （4）与只使用EcoR I相比较，使用BamH 和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止 。 （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 。 （7）为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在 的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。【解析】本题考查基因工程的限制性内切酶的作用特点（1） 质粒切割前是双链环状DNA分子，所有磷酸基团
9、参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出，质粒上只含有一个Sma的切点，因此被改酶切割后，质粒变为线性双链DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。（2） 由题目可知，Sma识别的DNA序列只有G和C，而G和C之间可以形成三个氢键，A和T之间可以形成二个氢键，所以Sma酶切位点越多，热稳定性就越高（3） 质粒抗生素抗性基因为标记基因，由图2可知，标记基因和外源DNA目的基因中均含有Sma酶切位点，都可以被Sma破坏，故不能使用该酶剪切含有目的基因的DNA（4） 只使用EcoR I，则质粒和目的基因两端的粘性末端相同，用连接酶连接时，会产生质
10、粒和目的基因自身连接物，而利用BamH 和Hind 剪切时，质粒和目的基因两端的粘性末端不同，用DNA连接酶连接时，不会产生自身连接产物。（5）质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要连接酶作用，故混合后加入DNA连接酶。（6）质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。（7）将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，含有重组质粒的个体才能吸收蔗糖，因此可利用蔗糖作为唯一碳源的培养基进行培养受体细胞，含有重组质粒的细胞才能存活，不含有重组质粒的因不能获得碳源而死亡，从而达到筛选目的。【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
11、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）鉴别和筛选含有目的基因的细胞（7）蔗糖为唯一含碳营养物质（2010浙江高考）2.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）A. 用限制性核酸内切酶切割烟草茶叶病毒的核酸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】本题考查基因工程的有关知识，基因工程的一般过程：用限制性核酸内切酶切割含目的基因的DNA分子（除草剂基因）和运载体（质粒），用DNA连接酶连接切割好的目的基因和运载体重组DNA分子导入受体细胞，
12、因为是植物可以说是原生质体用相应的试剂和病原体帅选转基因细胞用植物组织培养技术抗除草剂的转基因烟草（表达）。【答案】A（2009浙江高考）下列关于基因工程的叙述，错误的是A目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达【解析】基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才有生物活性。载体上的抗性基因
13、主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。所以D错误。【答案】D（2009广东理基）钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获2008年诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。由此可知 A该生物的基因型是杂合的 B该生物与水母有很近的亲缘关系 C绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达 D改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光【解析】某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光，说明绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达。 【答案】C（2009安
14、徽高考）2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白“的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是A追踪目的基因在细胞内的复制过程B追踪目的基因插入到染色体上的位置C追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构 【解析】将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质带有绿色荧光，从而可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。故C正确。【答案】C（2009上海理综）科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是 A基因自由组合定律B半保留复制原则C基因分离定律D碱基互补配对原则【解析】本题考查基因工程的相关知识，重组质粒依据的是粘性末端的碱基互补配对原则。【答案】D（2009上海高考）37.（9分）人体细胞内含有抑制癌症发生的P53基因，生物技术可对此类基因的变化进行检测。（1）目的基因的获取方法通常包括_
