人教版選修3基因工程學(xué)案

1、人教版選彳t3基因工程學(xué)案、基因工程的基本工具限制酶DNA連接酶載體作用切割目的基因和載體連接DNA片段，形成重組DNA攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞作用部位兩核甘酸的脫氧核糖與磷酸間形成的磷酸二酯鍵作用特點(diǎn)(條彳)(1)識(shí)別特定的核甘酸序列；(2)在特定位點(diǎn)上切割(1)E-coliDNA連接酶只連接黏性末端；(2)T4DNA連接酶連接黏性末端和平末端(1)能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制；(2)有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)；(3)具有特殊的標(biāo)記基因常用類型EcoRI限制酶SmaI限制酶EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒1下列有關(guān)基因工程技術(shù)的正確敘述是()A.重組DNA技術(shù)所用

2、的工具酶是限制酶、連接酶、載體B.為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體細(xì)胞C.選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快D.只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功表達(dá)二、基因工程的操作程序1 .目的基因的獲取(1)目的基因：指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。(2)獲取方法：從基因文庫(kù)獲取，原核基因也可直接分離獲得；真核基因主要是人工合成，人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。2 .基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)組成：?jiǎn)?dòng)子+目的基因+標(biāo)記基因+終止子。啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)

3、的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。標(biāo)記基因的作用：鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)。常用的標(biāo)記基因是抗生素抗性基因。3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法P顯微注射技術(shù)Ca2+處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞剌W卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程將目的基因插入Ti質(zhì)粒T-DNA上一農(nóng)桿菌一導(dǎo)入植物細(xì)胞一整合到受體細(xì)胞的DNA一表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純一取卵(受精卵)一顯微注射一受精卵發(fā)育一獲得具后新性狀的動(dòng)物

4、Ca2+處理細(xì)胞一微生物細(xì)胞壁的通透性增加一重組質(zhì)粒與感受態(tài)細(xì)胞混合一感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子4.目的基因的檢測(cè)和表達(dá)步驟檢測(cè)內(nèi)容方法結(jié)果分子檢測(cè)第一步目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞DNA分子雜交(DNA和DNA之間)是否成功顯示出雜交帶第二步目的基因是否轉(zhuǎn)錄出信使RNA分子雜交技術(shù)(DNA和RNA之間)第三步目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)抗原一抗體雜交方法個(gè)體水平檢測(cè)包括抗蟲(chóng)、抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的活性比較，以確定功能是否相同等2正確表示基因操作“四步曲”的是()A.提取目的基因-目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞-目的基因與載體結(jié)合-目的基因的檢測(cè)與鑒定B.目的基因

5、的檢測(cè)與鑒定-提取目的基因-目的基因與載體結(jié)合-目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞C.提取目的基因-目的基因與載體結(jié)合-目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞-目的基因的檢測(cè)與鑒定D.目的基因與載體結(jié)合-提取目的基因-目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞-目的基因的檢測(cè)與鑒定三、蛋白質(zhì)工程1 .蛋白質(zhì)工程流程2 .蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別：蛋白質(zhì)工程的本質(zhì)是通過(guò)改造基因進(jìn)而形成自然界不存在的蛋白質(zhì)，所以被形象地稱為第二代基因工程；基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。3 利用蛋白質(zhì)工程改造天然蛋白質(zhì)，進(jìn)而改變其功能，可獲得毒副作用減小，專一性、藥效和穩(wěn)定性都增強(qiáng)的理想的藥物。如胰島素是治療依賴型糖尿病的特效藥物，但是天然胰島素在人

6、體內(nèi)壽命只有幾小時(shí)，重癥病人每天得注射好幾次藥物，給病人增加了不便和痛苦。通過(guò)蛋白質(zhì)工程改變胰島素的空間結(jié)構(gòu)，以延長(zhǎng)胰島素的半衰期，得到長(zhǎng)效胰島素；還可以在不改變胰島素活性部位結(jié)構(gòu)的前提下，增強(qiáng)其他部位結(jié)合強(qiáng)度，使之難以被酶所破壞，從而增強(qiáng)其穩(wěn)定性。(1)若要批量生產(chǎn)以上提到的長(zhǎng)效胰島素，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，需要用到哪些生物工程()A.發(fā)酵工程B.基因工程C.蛋白質(zhì)工程D.胚胎工程(2)用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的胰島素，與天然胰島素比較，顯著的優(yōu)點(diǎn)是1.據(jù)下圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述錯(cuò)誤的是A,限制酶可以切斷a處8. DNA聚合酶可以連接a處C.解旋酶可以使b處解開(kāi)D.DNA連接酶可以連接c處2 .利用外

7、源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列選項(xiàng)中能說(shuō)明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是（）A.棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因B.大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及mRNAC.山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素DNA序列D.酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白3 .某生物學(xué)家把從神經(jīng)細(xì)胞中提取的基因植入到細(xì)菌的DNA中，該基因在細(xì)菌體內(nèi)表達(dá)出的蛋白質(zhì)在氨基酸序列上發(fā)生了很大的變化，在與神經(jīng)細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)完全不同，合理的解釋是細(xì)菌與人體細(xì)胞（）A.合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所不同B.控制蛋白質(zhì)合成的基因結(jié)構(gòu)不同C.編碼蛋白質(zhì)合成的密碼子不同D.合成蛋白質(zhì)的能量不同4 .關(guān)于基因工程應(yīng)用的正確說(shuō)法是（）

8、A.我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉是轉(zhuǎn)入了植物凝集素基因培育出來(lái)的B.可用于轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲(chóng)基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制劑基因C.抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中，可使用的基因有幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因D.提高作物的抗鹽堿和抗干旱能力，與調(diào)節(jié)滲透壓的基因無(wú)關(guān)5 .治療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是（）A.口服化學(xué)藥物B.注射化學(xué)藥物C.利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變D.采用基因治療法糾正或彌補(bǔ)缺陷基因帶來(lái)的影響6.下列說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（）A.科學(xué)家通過(guò)對(duì)胰島素的改造，已經(jīng)使其成為速效型藥品B.我們可以將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面C.用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件具有體積小、耗電少和效率高的特點(diǎn)D.蛋

9、白質(zhì)工程成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)種類太少，原料不足題號(hào)123456答案7.如圖所示為一種限制酶切割DNA分子的過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題:(1)這種限制酶的切點(diǎn)是在堿基之間。(2)這種限制酶的特點(diǎn)是如果圖示片段中G堿基發(fā)生基因突變，可能發(fā)生的情況是(4)這種工具酶主要存在于中。(5)若用該酶從蘇云金芽抱桿菌中提取到了抗蟲(chóng)基因，要將該基因?qū)朊藁?xì)胞中獲得抗蟲(chóng)棉，則所需運(yùn)輸工具稱為,最常用的是,其次還有和。該運(yùn)輸工具具有的特點(diǎn)是：有多個(gè)；在受體細(xì)胞內(nèi)可進(jìn)行;具有8.近期肝臟學(xué)雜志發(fā)表了一篇文章稱科學(xué)家經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：乙肝病毒HBX蛋白間接調(diào)控宿主細(xì)胞內(nèi)許多基因的轉(zhuǎn)錄，廣泛影響宿主細(xì)胞的各種生命

10、活動(dòng)，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞DNA的修復(fù)、干擾細(xì)胞有絲分裂和細(xì)胞周期進(jìn)程等，因此可通過(guò)研究該蛋白質(zhì)來(lái)尋找治療乙肝的途徑。下圖表示利用乳腺反應(yīng)器生產(chǎn)乙肝病毒HBX蛋白的流程示意圖。(1)已知HBX蛋白基因的核甘酸序列，則可采用獲得目的基因，并用技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。(2)為獲得更高活性的HBX蛋白質(zhì)，需要對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，但必須通過(guò)基因修飾或基因合成來(lái)完成，而不直接改造蛋白質(zhì)的原因是(3)圖中載體是,為胚胎移植到受體，在該步驟操作前對(duì)胚胎進(jìn)行了檢查和篩選，發(fā)現(xiàn)有些胚胎因?yàn)橥庠椿虻牟迦攵劳?，?qǐng)你分析外源基因插入導(dǎo)致胚胎死亡的可能原因：答案專題整合訓(xùn)練1. .CA項(xiàng)中的載體不是酶；B項(xiàng)中的受

11、體細(xì)胞常用受精卵，但有時(shí)也可用植物體細(xì)胞；D項(xiàng)中，目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞并不一定能成功表達(dá)。2. C基因操作“四步曲”包括提取目的基因、目的基因與載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定。提取目的基因和目的基因與載體結(jié)合，要用同一種限制酶切割DNA片段和質(zhì)粒。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，要用CaCl2(細(xì)菌)改變細(xì)胞膜通透性，用到顯微注射等技術(shù)。目的基因的檢測(cè)與鑒定，是檢測(cè)載體標(biāo)記基因的表達(dá)和目的基因的表達(dá)。3. (1)ABC(2)具有長(zhǎng)效性解析蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是生產(chǎn)出自然界原本不存在的蛋白質(zhì)，所以需對(duì)原有胰島素的基因進(jìn)行改造，改造好的目的基因需通過(guò)基因工程來(lái)生產(chǎn)，并且在生產(chǎn)過(guò)程中要借助

12、工程菌(如導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌)，所以還需要發(fā)酵工程。課后作業(yè)1. .D限制酶切割DNA分子時(shí)破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵，如圖a處。DNA聚合酶是將單個(gè)核甘酸加到已有的核酸片段的3'末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵，因此DNA聚合酶可以連接a處。解旋酶解開(kāi)兩個(gè)堿基對(duì)之間的氫鍵，即使b處解開(kāi)。DNA連接酶連接的是兩個(gè)相鄰的脫氧核甘酸的磷酸和脫氧核糖，形成磷酸二酯鍵，如a處。而圖示的c處連接的是同一個(gè)脫氧核甘酸內(nèi)的磷酸和脫氧核糖。2. D“基因的表達(dá)”是指基因使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上這一過(guò)程，即必須獲得相應(yīng)的蛋白質(zhì)才能說(shuō)明基因完成了表達(dá)過(guò)程。四個(gè)選項(xiàng)中A項(xiàng)檢測(cè)到基因

13、，B項(xiàng)檢測(cè)到基因及其mRNA,C項(xiàng)檢測(cè)到DNA序列，只有D項(xiàng)提取到了蛋白質(zhì)。3. B細(xì)菌是原核生物，人是真核生物，人的神經(jīng)細(xì)胞中的基因?qū)爰?xì)菌中后合成的蛋白質(zhì)與在神經(jīng)細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)完全不同，原因是真核生物與原核生物的基因結(jié)構(gòu)不同（真核生物的編碼區(qū)內(nèi)含內(nèi)含子）。合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所都是核糖體；不同生物共用一套密碼子；蛋白質(zhì)的合成過(guò)程中需要的能量來(lái)自ATP。4. C抗蟲(chóng)棉是轉(zhuǎn)入了Bt毒蛋白基因培育出來(lái)的，抗蟲(chóng)的基因還有蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。利用可以調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因，來(lái)提高作物的抗鹽堿和抗旱能力。5. D遺傳病是受基因控制的，要想徹底根治，只有通過(guò)基因工程技術(shù)，用

14、正常的目的基因去糾正或彌補(bǔ)缺陷基因，這是基因治療。雖然用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變，可以改變?cè)械幕颉５谝话闱闆r下，突變大多是有害的，很可能引起另一種新的疾病。A、B選項(xiàng)只能治標(biāo)，不能治本。6. D蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)，這種高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還不夠，這就制約了其發(fā)展。由于氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序等構(gòu)成的蛋白質(zhì)千變?nèi)f化，種類是非常繁多的，原料也十分的充足。7. （1）G和A（2）只能識(shí)別某一種特定的核甘酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子（3）該限制酶不能識(shí)另切割位點(diǎn)（4）原核生物（5）載體質(zhì)粒噬菌體的衍生物動(dòng)植物病毒限制酶單一切割位點(diǎn)自我復(fù)制標(biāo)記基因8. （1）人工合