高考生物一輪復(fù)習(xí)第1課時基因工程課件新人教版選修3

1、選修三 現(xiàn)代生物科技考綱解讀1.復(fù)習(xí)線索 (1)以基因工程的具體成果(如抗蟲棉)為主線，系統(tǒng)復(fù)習(xí)基因工程的操作工具和操作步驟等知識點。(2)以植物的組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)復(fù)習(xí)其他細胞工程技術(shù)手段。(3)以體內(nèi)受精作用和個體發(fā)育過程為基礎(chǔ)，系統(tǒng)復(fù)習(xí)胚胎工程的流程。(4)以環(huán)境保護未目的結(jié)合實際生活進行相關(guān)考察。2.復(fù)習(xí)方法 (1)圖解法復(fù)習(xí)基因工程和胚胎工程。(2)比較法復(fù)習(xí)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)；植物體細胞雜交和動物細胞融合及單克隆抗體制備。(3)關(guān)注熱點科研成果，注意知識的實踐應(yīng)用。1.考查力度：占分比重相對穩(wěn)定，如全國理綜新課標卷只出一個15分的簡答題2.考查內(nèi)容(1)基因

2、工程中三種工具。(2) 基因工程操作四步曲。(3)基因工程成果轉(zhuǎn)基因生物實例及安全性討論。(4)細胞工程中植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交。 (5)動物細胞培養(yǎng)和單克隆抗體的制備及應(yīng)用。(6)核移植技術(shù)。(7)胚胎工程中胚胎移植和胚胎分割。 (8)干細胞的研究。(9)生態(tài)工程與環(huán)境保護問題本單元包括選修三的全部內(nèi)容基因工程、細胞工程、胚胎工程、生物技術(shù)的安全性和倫理問題以及生態(tài)工程等內(nèi)容2014年備考建議三年考情總結(jié)權(quán)威解讀考綱專真第1課時 基因工程課前落實知識點一 基因工程的基本工具 判一判 (1)限制酶只能用于切割目的基因。( ) (2)限制酶切割DNA分子具有特異性。( ) (3)限制酶切割

3、DNA后可產(chǎn)生黏性末端和平末端兩種類型。( ) (4)DNA連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來。( )(5)Ecoli DNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端。( )(6)質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子，是基因工程常用的載體。( )(7)載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細胞中，使之穩(wěn)定存在并表達。( )知識點二 基因工程的基本操作程序知識點三 基因工程的應(yīng)用把_導(dǎo)入病人體內(nèi)，使_發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，分為_基因治療和_基因冶療基因治療培育_植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和_植物；利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)植物基因工程提高動物_來提高產(chǎn)品產(chǎn)量；改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)_；用轉(zhuǎn)基因動物

4、作器官移植的供體動物基因工程應(yīng)用技術(shù)名稱知識點四 蛋白質(zhì)工程 判一判 (1)蛋白質(zhì)工程可按照人的意愿生產(chǎn)出自然界中不存在的蛋白質(zhì)。( ) (2)人類主要通過直接改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來生產(chǎn)新的蛋白質(zhì)。( ) (3)蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程。( )自我校對知識點一 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)知識點二 編碼蛋白質(zhì) PCR技術(shù) 啟動子 終止子 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射法 插入了目的基因 轉(zhuǎn)錄出了mRNA知識點三 生長速率 藥物 抗蟲轉(zhuǎn)基因 抗逆轉(zhuǎn)基因 正?；?該基因的表達產(chǎn)物 體外 體內(nèi)知識點四 (1) (2) (3)考點透析考點一 基因工程的基本操

5、作工具核心突破 1.“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶) (1)存在：主要存在于原核生物中。 (2)特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子。 (3)識別序列的特點：呈現(xiàn)堿基互補對稱，無論是奇數(shù)個堿基還是偶數(shù)個堿基，都可以找到一條中心軸線，如圖，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。如 ，以中心線為軸，兩側(cè)堿基互補對稱；以 為軸，兩側(cè)堿基互補對稱。GC GCCG CGCCAGGGGTCCAT(4)切割后末端的種類：DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式黏性末端和平末端 (如圖所示)。當(dāng)限制酶在它識別序列的中軸線兩側(cè)將D

6、NA的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是黏性末端，而當(dāng)限制酶在它識別序列的中軸線處切開時，產(chǎn)生的則是平末端。 2.“分子縫合針”DNA連接酶都縫合磷酸二酯鍵，如圖相同點 縫合兩種末端，但連接平末端的效率較低 只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來功能特性 T4噬菌體 大腸桿菌 來源 T4DNA連接酶 EcoliDNA連接酶 種類 3.“分子運輸車”載體(1)載體具備的條件：能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。具有一個至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。(2)最常用的載體是質(zhì)粒，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌擬核之外，并具有自我復(fù)制能力的

7、雙鏈環(huán)狀DNA分子。(3)其他載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒?！咎貏e提醒】 (1)獲取目的基因和切割載體時使用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。(2)獲取一個目的基因需限制酶剪切兩次，共產(chǎn)生4個黏性末端或平末端。(3)限制酶切割位點的選擇必須保證標記基因的完整性，以便于檢測。針對訓(xùn)練1.(2012江蘇)圖1表示含有目的基因D的DNA片段(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有Msp I、BamH I、Mbo I、Sma I4種限制性核酸內(nèi)切酶，它們識別的堿基序列和酶切位點分別為CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。請回答下列問題。(1)圖1的

8、一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由_連接。(2)若用限制酶SmaI完全切割圖1中DNA片段，產(chǎn)生的末端是_末端，其產(chǎn)物長度為_。(3)若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對被T-A堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對應(yīng)的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，產(chǎn)物中共有_種不同長度的DNA片段。(4)若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接，形成重組質(zhì)粒，那么應(yīng)選用的限制酶是_。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用添加_的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經(jīng)檢測，部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達，其最可能的原因是_。答案 (1)脫

9、氧核糖、磷酸、脫氧核糖(2)平 537 bp、790 bp、661 bp(3)4(4)BamH I 抗生素B 同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D與質(zhì)粒反向鏈接解析 (1)DNA單鏈中相鄰兩個堿基之間通過“脫氧核糖磷酸脫氧核糖”連接。(2)Sma I識別的序列為CCCGGG，切割后會產(chǎn)生平末端；圖1所示的DNA分子中含有兩個Sma I的識別位點，第一個識別位點在左端534 bp序列向右三個堿基對的位置；第二個識別位點在右端658 bp序列向左三個堿基對的位置，從這兩個位點切割后產(chǎn)生的DNA片段長度分別為534+3，796-3-3，658+3，即得到的DNA片段長度分別為537 bp、7

10、90 bp和661 bp。(3)在雜合子體內(nèi)含有基因D和基因d，基因D的序列中含有兩個識別位點，經(jīng)過SmaI完全切割會產(chǎn)生537 bp、790 bp和661 bp三種不同長度的片段，基因d的序列中含有一個識別位點，經(jīng)過切割后會產(chǎn)生1 327 bp和661 bp兩種長度的片段，綜上，雜合子中分離到該基因的DNA片段經(jīng)過切割后會產(chǎn)生4種不同長度的片段。(4)能夠獲取目的基因并切開質(zhì)粒的限制酶有識別序列為GGATCC的BamH I和識別序列為GATC的Mbo I，若使用Mbo I會同時破壞質(zhì)粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，所以要用BamH I來切割目的基因和質(zhì)粒，切割后保留了完整的抗生素B

11、抗性基因，便于篩選出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌。因為目的基因和運載體是用同種限制酶切割的，目的基因兩端的末端和質(zhì)粒切割后的兩個末端都能進行互補，可能出現(xiàn)目的基因反向連接在運載體上的情況，導(dǎo)致基因D不能正確表達。2.(2012天津)生物分子間特異性結(jié)合的性質(zhì)廣泛用于生命科學(xué)研究。以下實例為體外處理“蛋白質(zhì)-DNA復(fù)合體”獲得DNA片段信息的過程圖。據(jù)圖回答：(1)過程酶作用的部位是_鍵，此過程只發(fā)生在非結(jié)合區(qū)DNA，過程酶作用的部位是_鍵。(2)、兩過程利用了酶的_特性。(3)若將得到的DNA片段用于構(gòu)建重組質(zhì)粒，需要過程的測序結(jié)果與_酶的識別序列進行對比，以確定選用何種酶。(4)如果復(fù)合體中的蛋白

12、質(zhì)為RNA聚合酶，則其識別、結(jié)合DNA序列區(qū)為基因的_。(5)以下研究利用了生物分子間的特異性結(jié)合的有_ (多選)A.分離得到核糖體，用蛋白酶酶解后提取rRNAB.用無水乙醇處理菠菜葉片，提取葉綠體基粒膜上的光合色素C.通過分子雜交手段，用熒光物質(zhì)標記的目的基因進行染色體定位D.將抑制成熟基因?qū)敕?，其mRNA與催化成熟酶基因的mRNA互補結(jié)合，終止后者翻譯，延遲果實成熟答案 (1)磷酸二酯 肽(2)專一性(3)限制性核酸內(nèi)切酶(4)啟動子(或轉(zhuǎn)錄起始區(qū))(5)A、C、D解析 (1)DNA酶作用的部位是DNA的磷酸二酯鍵，蛋白酶作用的部位是肽鍵。(2)過程利用了各種酶催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)的

13、特性，即專一性。(3)DNA要構(gòu)建重組質(zhì)粒，需要用限制性核酸內(nèi)切酶切割，再與質(zhì)粒重組。(4)RNA聚合酶識別和結(jié)合在基因的啟動子上，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄。(5)蛋白酶能特異性的酶解蛋白質(zhì)，分子雜交手段也是利用各物質(zhì)分子結(jié)合的特異性，抑制成熟基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA與催化成熟酶基因的mRNA堿基互補結(jié)合，也具有特異性，光和色素易溶于有機溶劑，與酒精并不是特異性的溶解，所以選ACD。考點二 基因工程的操作步驟核心突破 1.基因工程的圖解 (1)抗蟲棉的培育過程： (2)基因工程技術(shù)生產(chǎn)凝乳酶的過程：2.基因工程的操作程序分析(1)目的基因的獲取途徑。從自然界已有的物種中分離出來，如從基因組文庫或cDNA文庫中

14、獲取?！咎貏e提醒】 cDNA文庫只含某種生物的部分基因，相當(dāng)于地方圖書館；基因組文庫含該種生物的全部基因，相當(dāng)于國家圖書館。人工合成目的基因：常用的方法有化學(xué)合成法和反轉(zhuǎn)錄法?；瘜W(xué)合成法：蛋白質(zhì) 氨基酸序列 RNA堿基序列 DNA堿基序列 用4種脫氧核苷酸人工合成目的基因反轉(zhuǎn)錄法：分離出供體細胞mRNA 單鏈DNA 合成目的基因分析推測推測逆轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶 PCR擴增技術(shù)與DNA復(fù)制的比較：形成整個DNA分子在短時間內(nèi)形成大量的DNA片段結(jié)果細胞內(nèi)含有的DNA聚合酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)酶主要在細胞核內(nèi)體外復(fù)制(PCR擴增儀)場所解旋酶催化DNA在高溫下變性解旋解旋方式不同點模板

15、、ATP、酶、原料、引物條件四種游離的脫氧核苷酸原料DNA復(fù)制(堿基互補配對)原理相同點DNA復(fù)制PCR技術(shù)(2)基因表達載體的構(gòu)建最核心步驟?；虮磉_載體的組成：啟動子、目的基因、終止子以及標記基因等?！咎貏e提醒】 (1)與載體相比較，增加啟動子、目的基因和終止子三個基因片段，其功能各不相同。(2)啟動子(DNA片段)起始密碼子(RNA)；終止子(DNA片段)終止密碼子(RNA)。 基因表達載體的構(gòu)建方法：【特別提醒】 該過程把三種工具(兩種工具酶、一種載體)全用上了，是最核心、最關(guān)鍵的一步，在體外進行。 (3)將目的基因?qū)胧荏w細胞。用Ca2+處理細胞感受態(tài)細胞重組表達載體DNA分子與感受

16、態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收原核細胞或酵母菌Ca2+處理增大細胞壁通透性微生物細胞將含有目的基因的表達載體提純?nèi)÷勋@得受精卵顯微注射早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植發(fā)育成為具有新性狀的動物受精卵顯微注射技術(shù)動物細胞將目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA上轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細胞整合到受體細胞的DNA上體細胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法植物細胞轉(zhuǎn)化過程受體細胞常用方法細胞類型【特別提醒】 (1)唯一不涉及到堿基互補配對的操作步驟。(2)將微生物作為受體細胞主要原因是個體微小，代謝旺盛，繁殖速度快，獲得目的基因產(chǎn)物多。(3)植物細胞還可用基因槍法和花粉管通道法。 (4)目的基因的檢測和鑒定。針對訓(xùn)練3.(2012浙江)天然的玫瑰沒有藍色

17、花，這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B，而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍玫瑰，下列操作正確的是( )A.提取矮牽牛藍色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補的DNA，再擴增基因BB.利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因BC.利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細胞D.將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細胞答案 A解析 提取矮牽牛藍色花的mRNA，逆轉(zhuǎn)錄得到DNA，然后擴增，可獲得大量的基因B，A正確；從基因文庫中獲取目的基因，只要根據(jù)目的基因的相關(guān)信息和基因文庫中的信息進行篩選對比即可，不需要用限制酶進行切割，B錯誤；目的基因與質(zhì)

18、粒的連接需要用DNA連接酶，而不是DNA聚合酶，C錯誤；目的基因需要和運載體連接后形成重組質(zhì)粒再導(dǎo)入，而且應(yīng)該用農(nóng)桿菌進行感染，而不是大腸桿菌，D錯誤。4.(2012新課標全國)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：(1)限制性內(nèi)切酶切割分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有_和_。(2)質(zhì)粒運載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下： AATCG GCTTAA為使運載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點是_。(3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即_DNA連接酶和_DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是_，產(chǎn)物是_

19、。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用_技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，_和_也可作為運載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是_。答案 (1)黏性末端 平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR切割產(chǎn)生的相同(3)Ecoli T4(4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR(5)噬菌體 動植物病毒(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱解析 (1)當(dāng)限制酶在它識別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是黏性末端，而當(dāng)限制酶在它識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的則是平末端。(2)為使運載體與目的

20、基因相連，不同的限制酶應(yīng)切割出相同的黏性末端，它們必須要能識別相同的核苷酸序列，并且使每條鏈中相同的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。(3)DNA連接酶，根據(jù)酶的來源不同，可以將這些酶分為兩類：一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為Ecoli DNA連接酶；另一類是從T4噬菌體中分離出來的，稱為T4DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄是以RNA為模板來合成DNA的過程。可以在體外短時間內(nèi)大量擴增DNA的技術(shù)叫PCR(多聚酶鏈式反應(yīng))技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，還有噬菌體的衍生物、動植物病毒等。(6)大腸桿菌細胞外有細胞壁和細胞膜，能阻止其他物質(zhì)的進入，只有通過Ca2+處理細胞，才使細胞處于能吸收周圍環(huán)境中

21、DNA分子的生理狀態(tài)，這種細胞稱為感受態(tài)細胞?？键c三 基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程核心突破 1.乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較 (1)含義： 乳腺生物反應(yīng)器是指將外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白。 工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系。 (2)兩者區(qū)別：從微生物細胞中提取從動物乳汁中提取藥物提取需嚴格滅菌，嚴格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件不需嚴格滅菌，溫度等外界條件對其影響不大生產(chǎn)條件感受態(tài)細胞法顯微注射法導(dǎo)入目的基因的方式微生物細胞動物的受精卵受體細胞細菌細胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細胞器，產(chǎn)生的藥物蛋白

22、可能沒有活性合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同基因表達細菌或酵母菌等生物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)有較大差異動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)基本相同基因結(jié)構(gòu)工程菌乳腺生物反應(yīng)器比較項目 2.蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進行修飾、改造聯(lián)系只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)結(jié)果定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)實質(zhì)基因工程蛋白質(zhì)工程 項目區(qū)別與聯(lián)系針對訓(xùn)練5.(2012長沙模擬)下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較，不合理的是( )A.基因工程原

23、則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程可以對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，從而制造一種新的蛋白質(zhì)B.蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，蛋白質(zhì)工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成C.當(dāng)?shù)玫娇梢栽?70 條件下保存半年的干擾素后，在相關(guān)酶、氨基酸和適宜的溫度、pH條件下，干擾素可以大量自我合成D.基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的答案 C解析 利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)蛋白質(zhì)產(chǎn)品應(yīng)通過改造相應(yīng)基因后，再經(jīng)基因表達大量產(chǎn)生。6.(2013江蘇聯(lián)考)上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因牛。他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量

24、提高了30多倍，標志著我國轉(zhuǎn)基因研究向產(chǎn)業(yè)化的目標又邁進了一大步。以下與此有關(guān)的敘述中，正確的是( )A.所謂“提高基因表達水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細胞中含有更多的人白蛋白基因B.可將白蛋白基因?qū)肱５穆鸭毎?，通過組織培養(yǎng)形成轉(zhuǎn)基因牛C.人們只在轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中才能獲取人白蛋白，是因為只在轉(zhuǎn)基因牛的乳腺細胞中才有人白蛋白基因D.運用基因工程技術(shù)讓牛合成人白蛋白，該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異答案 D解析 “提高基因表達水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細胞中的人白蛋白基因合成出更多的蛋白質(zhì)。動物細胞的全能性較難實現(xiàn)，用牛的卵細胞不能培養(yǎng)形成轉(zhuǎn)基因牛。轉(zhuǎn)基因牛的每個正常細胞中都含有人白蛋白基因，人們只在轉(zhuǎn)基因牛的

25、乳汁中才能獲取人白蛋白，是因為人白蛋白基因只在轉(zhuǎn)基因牛的乳腺細胞中表達。方法技能方法技能基因工程的操作過程 熟悉基因操作四個步驟中一些重要考點 (1)提取目的基因。 方法：a.直接分離法(鳥槍法)：提取供體細胞(DNA) 得到許多DNA片段分別與運載體結(jié)合分別導(dǎo)入受體細胞在細胞中復(fù)制擴增分離目的基因限制酶 切割 b.化學(xué)合成法： 蛋白質(zhì)(已知) 氨基酸序列 RNA序列DNA堿基序列 目的基因 c.逆轉(zhuǎn)錄法：供體細胞 mRNA 單鏈DNA 目的基因分析推導(dǎo)4種脫氧核苷酸合成提取 逆轉(zhuǎn)錄DNA聚合酶合成(2)目的基因與運載體結(jié)合。用同一種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒；用DNA連接酶連接目的基因和質(zhì)粒。

26、(3)目的基因?qū)胧荏w細胞。重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細胞(動植物細胞、微生物細胞、CaCl2處理的細菌等)。(4)目的基因的檢測和表達。檢測：通過檢測標記基因的特征，判斷目的基因是否被導(dǎo)入受體細胞。表達：通過檢測和觀察生物的性狀變異，判斷目的基因是否成功表達?！镜淅?】 (2012福建)肺細胞中的let-7基因表達減弱，癌基因RAS表達增強，會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let-7基因?qū)敕伟┘毎麑崿F(xiàn)表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖。請回答：(1)進行過程時，需用_酶切開載體以插入let-7基因。載體應(yīng)用RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動let-7基因轉(zhuǎn)錄，該部位

27、稱為_。(2)進行過程時，需用_酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞，以利于傳代培養(yǎng)。(3)研究發(fā)現(xiàn)，let-7基因能影響癌基因RAS的表達，其影響機理如圖2。據(jù)圖分析，可從細胞中提取_進行分子雜交，以直接檢測let-7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細胞增殖受到抑制，可能是由于細胞中_(RASmRNA/RAS蛋白)含量減少引起的。 【課堂筆記】 _【解析】 (1)過程表示基因表達載體的構(gòu)建，在該過程中需要用限制酶對載體進行切割以便于目的基因的插入(限制性核酸內(nèi)切酶，簡稱限制酶，寫其他的不得分)；啟動子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶結(jié)合和識別的位點，RNA聚合酶結(jié)合到該位點，可驅(qū)動轉(zhuǎn)錄過程。(2)過程表示動

28、物細胞培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制后可以用胰蛋白酶處理，使之分散成單個的細胞，之后分裝到其他培養(yǎng)瓶里面進行傳代培養(yǎng)。(3)判斷目的基因是否在受體細胞中轉(zhuǎn)錄，可用分子雜交技術(shù)來進行，從細胞中提取mRNA和用放射性同位素或者熒光標記的目的基因單鏈DNA片段進行雜交。根據(jù)題中信息“肺組織細胞中的let-7基因表達減弱，癌基因RAS表達就增強，引發(fā)肺癌”導(dǎo)入let-7基因后，肺癌細胞受到抑制，說明RAS基因表達減弱，導(dǎo)致細胞中的RAS蛋白質(zhì)含量減少進而導(dǎo)致癌細胞受抑制?！敬鸢浮?(1)限制性核酸內(nèi)切酶(或限制) 啟動子(2)胰蛋白(3)RNA RAS蛋白易誤警示對基因工程中易錯點辨析不清 【典例2】

29、下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是( ) A.目的基因和受體細胞均可來自動物、植物或微生物 B.限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶 C.人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物 活性 D.載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細胞和促進目的基因的表達 【課堂筆記】 _【解析】 基因工程中目的基因和受體細胞均可來自動物、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的產(chǎn)物是胰島素原，無生物活性。載體上的抗性基因主要是有利于篩選含重組DNA的細胞，目的基因的表達與抗性基因存在與否無關(guān)?！敬鸢浮?D【糾錯筆記】 (1)基因工程中有3種工

30、具，但工具酶只有2種。(2)工具酶本質(zhì)為蛋白質(zhì)，載體本質(zhì)為小型DNA分子，但不一定是環(huán)狀。(3)標記基因的作用篩選、檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞，常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因，表達產(chǎn)物為帶顏色物質(zhì)等。(4)受體細胞中常用植物受精卵或體細胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動物受精卵(一般不用體細胞)、微生物大腸桿菌、酵母菌等。一般不用支原體，原因是它營寄生生活；一定不能用哺乳動物成熟紅細胞，原因是它無細胞核，不能合成蛋白質(zhì)。實驗精講實驗23 DNA的粗提取與鑒定理論指導(dǎo) 1.實驗原理 (1)DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，其中在物質(zhì)的量濃度為0.14 mol/L時最低。 (2)DNA不溶于酒精

31、，但是細胞中的一些有機物如蛋白質(zhì)則溶于酒精，可以用酒精提純。 (3)DNA遇二苯胺(沸水浴)會與之反應(yīng)呈現(xiàn)藍色，可用來鑒定DNA分子。 2.實驗流程提取細胞的核物質(zhì)取一定量的雞血細胞液，注入到含有20 mL蒸餾水的燒杯中，快速攪拌，加速細胞的破裂。然后進行過濾。DNA主要存在于濾液中。溶解細胞核內(nèi)的DNA 將物質(zhì)的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液加入到濾液中，并攪拌使之混合均勻，使DNA充分溶解析出含DNA的黏稠物 貼壁緩緩加入蒸餾水，并輕輕地用玻璃棒沿一個方向攪拌。調(diào)整NaCl溶液濃度至0.14 mol/L，析出DNA。濾取DNA黏稠物 用多層紗布進行過濾，DNA存在于黏稠物中。再次溶解

32、DNA黏稠物用2 mol/L NaCl溶液溶解黏稠物。過濾析出DNA 過濾后，加入預(yù)冷的體積分數(shù)為95%的酒精，并用玻璃棒沿一個方向緩慢均勻地攪拌，析出DNA絲狀物。溶解DNA絲狀物 取兩支試管，各加入物質(zhì)的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液，將絲狀物放入其中一支試管中，并用玻璃棒攪拌。DNA的鑒定 向兩支試管中分別加入二苯胺試劑，沸水中加熱一段時間，待試管冷卻后，看溶解有DNA的溶液是否變藍。知能拓展 1.做該實驗時，不能用豬血代替雞血，因為哺乳動物成熟的紅細胞中沒有細胞核，不能提取DNA。 2.制備雞血細胞液時，要注意向雞血中加檸檬酸鈉，防止血液凝固。 3.漲破細胞的方法：向血細胞中加入

33、蒸餾水，血細胞溶液的濃度大于蒸餾水的濃度，從而使血細胞大量吸水而漲破。不能用生理鹽水：因為血細胞溶液的濃度與生理鹽水的濃度相當(dāng)，所以血細胞在生理鹽水中不能吸收水分。4.兩次加入蒸餾水，第一次是為了使血細胞吸水漲破；第二次是為了降低氯化鈉的濃度，有利于DNA的析出。5.兩次析出DNA的方法：第一次是加入蒸餾水，降低氯化鈉的濃度，促使DNA析出；第二次是加入冷卻的酒精，因為DNA不溶于酒精溶液。6.鑒定DNA時要用兩支試管，其中不加DNA的試管起對照作用，該試管溶液不變色，另一支加有DNA的試管溶液變藍色?！咎貏e提醒】 選材時注意選用細胞易破碎、DNA含量相對較高的生物組織；鑒定DNA的二苯胺試劑

34、要現(xiàn)配現(xiàn)用，否則會影響鑒定效果。實戰(zhàn)演練 【例】 (2010江蘇)某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關(guān)探究活動，具體步驟如下：材料處理：稱取新鮮的花菜、辣椒和蒜黃各2份，每份10 g。剪碎后分成兩組，一組置于20 、另一組置于-20 條件下保存24 h。 DNA粗提取： 第一步：將上述材料分別放入研缽中，各加入15 mL研磨液，充分研磨。用兩層紗布過濾，取濾液備用。第二步：先向6只小燒杯中分別注入10 mL濾液，再加入20 mL體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地向一個方向攪拌，使絮狀物纏繞在玻璃棒上。第三步：取6支試管，分別加入等量的2 mol/L NaCl溶液溶解上述絮狀物。D

35、NA檢測：在上述試管中各加入4 mL二苯胺試劑，混合均勻后，置于沸水中加熱5 min，待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺，結(jié)果如下表。 (注：“+”越多表示藍色越深)+-20+20蒜黃辣椒花菜材料保存溫度分析上述實驗過程，回答下列問題：(1)該探究性實驗的課題名稱是_。(2)第二步中“緩緩地”攪拌，這是為了減少_。(3)根據(jù)實驗結(jié)果，得出結(jié)論并分析。結(jié)論1：與20 相比，相同實驗材料在-20 條件下保存，DNA的提取量較多。結(jié)論2：_。針對結(jié)論1，請?zhí)岢龊侠淼慕忉專篲。(4)氯仿密度大于水，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對DNA影響極小。為了進一步提高DNA純度，依據(jù)氯仿的特性，在D

36、NA粗提取第三步的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是：_，然后用體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出?！窘馕觥?本題主要考查DNA粗提取的相關(guān)知識，意在考查考生的實驗與探究能力。如果DNA斷裂，就不容易被提取出來；溫度主要是通過影響酶的活性來影響生理過程。粗提取得到的DNA中含有少量的蛋白質(zhì)，可以通過氯仿的特殊功能來去除蛋白質(zhì)，提高DNA純度?！敬鸢浮?(1)探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響(2)DNA斷裂(3)等質(zhì)量的不同實驗材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃提取的DNA量最多低溫抑制了相關(guān)酶的活性，DNA降解速度慢(4)將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合，靜置一段時間，吸取上清液高

37、考隨堂1.(2011四川)北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍能力越強。下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是( )A.過程獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序B.將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基因，不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白C.過程構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進行篩選D.應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其成功表達答案 B解析 將多個抗凍基因編碼區(qū)相連成能表達的新基因，合成的蛋白質(zhì)不再是抗凍蛋白質(zhì)，不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白，故選項B正確；過程

38、是利用反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因，由于沒有非編碼區(qū)和編碼區(qū)中的內(nèi)含子，不能用于比目魚基因組測序；用作載體的質(zhì)粒，必須具有標記基因才能便于檢測和篩選；應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄中目的基因的存在和轉(zhuǎn)錄，但不能檢測是否成功表達，故選項A、C、D錯誤。2.(2010天津)下列敘述符合基因工程概念的是( )淋巴細胞與腫瘤細胞融合，雜交瘤細胞中含有B淋巴細胞中的抗體基因B.將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株C.用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株D.自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上答案 B解析 基因工程是

39、在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。所以B為基因工程，而A為動物細胞工程，C為誘變育種，D無人為因素不屬于基因工程。3.(2010浙江)在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作錯誤的是( )A.用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸B.用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體C.將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D.用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細胞答案 A解析 限制性核酸內(nèi)切酶用于提取目的基因和切割載體，煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RN

40、A，不能用限制性核酸內(nèi)切酶切割，A項錯誤；DNA連接酶可以連接具有相同黏性末端的目的基因和載體，B項正確；受體細胞可以是受精卵和體細胞，也可以是去除細胞壁的原生質(zhì)體，C項正確；目的基因為抗除草劑基因，所以未成功導(dǎo)入目的基因的細胞不具有抗除草劑的能力，篩選時應(yīng)該用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因細胞，D項正確。4.(2010江蘇)下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，正確的是( )A.轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中B.轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加C.動物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達D.如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題答案 A解析 抗除草劑基因?qū)氲接筒说娜旧w后則可以通過花粉傳入環(huán)境中；轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物可殺死無抗性昆蟲，對昆蟲的抗性具有選擇作用，所以會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加；轉(zhuǎn)基因