高三生物一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案：基因工程

山東省昌樂(lè)二中高三生物一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案編制人：審核人：審批人：時(shí)間:NO.27基因工程班級(jí)：姓名：小組：評(píng)價(jià)：【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.熟記基因工程的概念、工具及操作程序，能準(zhǔn)確分析轉(zhuǎn)基因技術(shù)。2.小組合作，大膽質(zhì)疑，學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的操作方法。3.激情投入，快樂(lè)學(xué)習(xí)，感悟基因工程對(duì)人類(lèi)生活的影響?！臼褂谜f(shuō)明與學(xué)法指導(dǎo)】★1.根據(jù)知識(shí)梳理的問(wèn)題引導(dǎo)認(rèn)真研讀教材內(nèi)容，注重聯(lián)系整合，構(gòu)建知識(shí)體系，排查好疑難。2.深入思考，完成合作探究核心問(wèn)題，搞好重難點(diǎn)突破，并結(jié)合生活生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行拓展。3.限時(shí)完成“能力提升”，規(guī)范訓(xùn)練，標(biāo)注疑難。自主梳理一、知識(shí)梳理【提高知識(shí)體系構(gòu)建能力】（一）基因工程的概念：又叫。是指按照人們的愿望，通過(guò)和等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品。這種變異是（定向的、不定向的），基因工程最大的優(yōu)勢(shì)是。（二）基因工程的操作工具(三種)：1．（分子手術(shù)刀）主要來(lái)源是，其作用是，結(jié)果是產(chǎn)生出或。2．（分子縫合針）。主要有兩類(lèi)：一是E·coliDNA連接酶，它來(lái)源于，作用是連接；二是T4DNA連接酶，來(lái)源于，作用是連接，但連接的效率低。3．（分子運(yùn)輸車(chē)）。它必備的條件有：①能在受體細(xì)胞內(nèi)②具有一個(gè)或多個(gè)，供外源DNA插入。③具有，供重組DNA的鑒定和選擇。常用的載體有，除此之外，還有、等。（三）基因工程的操作程序：1．目的基因的獲?。孩倌康幕蛑饕侵?，也可以是。②獲取的方法有、、2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心）：①其目的是②組成：+++位于尾端，使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停止下來(lái)利于目的基因的鑒別和篩選位于首端，RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合部位位于尾端，使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停止下來(lái)利于目的基因的鑒別和篩選位于首端，RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合部位3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）：①將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：最常用的方法是，此外還有、。我國(guó)培育抗蟲(chóng)棉采用的方法是。②將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：采用的技術(shù)是，一般用動(dòng)物的作為受體細(xì)胞。③將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：④生產(chǎn)上常用微生物作為受體細(xì)胞的原因是：、、。4．目的基因的檢測(cè)與鑒定：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因，常用的方法是？檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，常用的方法？檢測(cè)目的基因是否翻譯成了蛋白質(zhì)，常用的方法？②鑒定：除了分子水平檢測(cè)外，還可以進(jìn)行鑒定。（四）基因工程的應(yīng)用1．植物基因工程：①抗蟲(chóng)、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因作物的培育；②利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)2．動(dòng)物基因工程：①提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度：轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)②改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)：乳糖含量低的轉(zhuǎn)基因奶牛③用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物：乳腺生物反應(yīng)器④提供器官移植的供體（導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子）3．基因工程藥物的生產(chǎn)：白細(xì)胞介素、干擾素、乙肝疫苗等4．基因治療：把導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的；方法有和（五）蛋白質(zhì)工程：1.概念：蛋白質(zhì)工程是指蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿(mǎn)足人類(lèi)的生產(chǎn)和生活的需求。2.蛋白質(zhì)工程的原理：①目的：根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的“特定需要”，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，注意：蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)都是自然界中并不存在的②基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→→→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）二、體系構(gòu)建（嘗試用合適的方式構(gòu)建本部分的知識(shí)體系）合作探究下圖是培育表達(dá)人乳鐵蛋白的乳腺生物反應(yīng)器的技術(shù)路線(xiàn)。圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamHI、HindIII、SmaI直線(xiàn)所示為三種限制酶的酶切位點(diǎn)。據(jù)圖回答：（1）圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用限制酶同時(shí)酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含的培養(yǎng)基上進(jìn)行。（2）能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的調(diào)控序列是（填字母代號(hào)）。A.啟動(dòng)子B.tetRC.復(fù)制原點(diǎn)D.ampR（3）過(guò)程①可采用的操作方法是（填字母代號(hào)）。A.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化B.大腸桿菌轉(zhuǎn)化C.顯微注射D.細(xì)胞融合（4）過(guò)程②可采用的生物技術(shù)是。（5）對(duì)早期胚胎進(jìn)行切割，經(jīng)過(guò)程②可獲得多個(gè)新個(gè)體。這利用了細(xì)胞的性。（6）為檢測(cè)人乳鐵蛋白是否成功表達(dá)，可采用（填字母代號(hào)）技術(shù)。A.核酸分子雜交B.基因序列分析C.抗原—抗體雜交D.PCR能力提升1．根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題：（１）限制性?xún)?nèi)切酶切割ＤＮＡ分子后產(chǎn)生的片段，其末端類(lèi)型有和。（２）質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下：為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性?xún)?nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是。（３）按其來(lái)源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類(lèi)，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。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(yùn)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(xì)胞，原因是。2．肺細(xì)胞中的let-7基因表達(dá)減弱，癌基因RAS表達(dá)增強(qiáng)，會(huì)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┘?xì)胞實(shí)驗(yàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖１。請(qǐng)回答：（１）進(jìn)行過(guò)程①時(shí)，需用酶切開(kāi)載體以插入let-7基因。載體應(yīng)用RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動(dòng)let-7基因轉(zhuǎn)錄，該部位稱(chēng)為。（２）進(jìn)行過(guò)程②時(shí)，需用酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，以利于傳代培養(yǎng)。（３）研究發(fā)現(xiàn)，let-7基因能影響RAS的表達(dá)，其影響機(jī)理如圖２。據(jù)圖分析，可從細(xì)胞提取進(jìn)行分子雜交，以直接檢測(cè)let-7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細(xì)胞增殖受到抑制，可能是由于細(xì)胞中（RASmRNA/RAS蛋白）含量減少引起的。3.下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖作答。(1)能否利用人的皮膚細(xì)胞來(lái)完成①過(guò)程?為什么?；。(2)過(guò)程②必需的酶是酶，過(guò)程③必需的酶是酶。(3)若A中有a個(gè)堿基對(duì)，其中鳥(niǎo)嘌呤b個(gè)，則③④⑤過(guò)程連續(xù)進(jìn)行4次，至少需要提供胸腺嘧啶個(gè)。(4)在利用A、B獲得C的過(guò)程中，必須用切割A(yù)和B，使它們產(chǎn)生，再加入，才可形成C。（5）取自大腸桿菌的物質(zhì)B，其名稱(chēng)是，在基因工程中起作用，B上通常帶有某些標(biāo)記基因，其作用是。（6）為使過(guò)程8更容易進(jìn)行，可用處理受體細(xì)胞D的細(xì)胞壁，以增大其通透性。（7）該項(xiàng)目成功通過(guò)鑒定的關(guān)鍵是什么？學(xué)案27基因工程【知識(shí)梳理】（一）DNA重組技術(shù)體外DNA重組轉(zhuǎn)基因定向的定向改造生物的遺傳性狀(二）1.限制酶原核生物識(shí)別并切割DNA分子的某種特定核苷酸序列黏性末端平末端2.DNA連接酶大腸桿菌連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端T4噬菌體連接DNA片段互補(bǔ)的黏性末端和平末端平末端3.載體自我復(fù)制限制酶切割位點(diǎn)標(biāo)記基因質(zhì)粒λ噬菌體的衍生物動(dòng)植物病毒(三)1.①編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因具有調(diào)控作用的因子②從基因文庫(kù)中獲取利用PCR技術(shù)擴(kuò)增化學(xué)方法人工合成2.①使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用②目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因3.①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法②顯微注射技術(shù)受精卵③感受態(tài)細(xì)胞④繁殖快多為單細(xì)胞遺傳物質(zhì)相對(duì)較少4.①DNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)抗原—抗體雜交技術(shù)②個(gè)體生物學(xué)水平(四)4.正常基因體外基因治療體內(nèi)基因治療(五)2.②設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列【合作探究】（1）HindⅢ和BamHⅠ；氨芐青霉素（2）A（3）C（4）胚胎移植技術(shù)（5）全能（6）C【能力提升】1.（１）平末端和粘性末端（２）切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同（３）Ｔ4DNA連接酶Ｅ·coliDNA連接酶（４）mRNA單鏈DNAPCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）（５）動(dòng)植物病毒λ噬菌體的衍生物（６）未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒（外源DNA）的能力極弱2.（1）限制性核酸內(nèi)切酶（或限制）啟動(dòng)子（2）胰蛋白（3）RNARAS蛋白3.(1)不能皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)(或未轉(zhuǎn)錄)，不能形成胰島素mRNA(2)逆轉(zhuǎn)錄解旋(3)15(a—b)(4)同一種限制酶相同的末端DNA連接酶（5）質(zhì)粒載體利于目的基因的鑒別和篩選（6）CaCl2（7）目的基因成功地導(dǎo)入并在大腸桿菌中得以表達(dá)閱讀如下材料：材料甲：科學(xué)家將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫阎校玫搅梭w型巨大的“超級(jí)小鼠”；科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。材料乙：T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性，科學(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造，使其表達(dá)的T4溶菌酶的第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）材料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用法。構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶有和。在培育轉(zhuǎn)基因植物是，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化發(fā)，農(nóng)桿菌的作用是。（2）材料乙屬于工程范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)進(jìn)行改造，或制造制造一種的技術(shù)。在該實(shí)例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的序列發(fā)生了改變。學(xué)案27基因工程【知識(shí)梳理】（一）DNA重組技術(shù)體外DNA重組轉(zhuǎn)基因定向的定向改造生物的遺傳性狀(二）1.限制酶原核生物識(shí)別并切割DNA分子的某種特定核苷酸序列黏性末端平末端2.DNA連接酶大腸桿菌連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端T4噬菌體連接DNA片段互補(bǔ)的黏性末端和平末端平末端3.載體自我復(fù)制限制酶切割位點(diǎn)標(biāo)記基因質(zhì)粒λ噬菌體的衍生物動(dòng)植物病毒(三)1.①編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因具有調(diào)控作用的因子②從基因文庫(kù)中獲取利用PCR技術(shù)擴(kuò)增化學(xué)方法人工合成2.①使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用②目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因3.①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法②顯微注射技術(shù)受精卵③感受態(tài)細(xì)胞④繁殖快多為單細(xì)胞遺傳物質(zhì)相對(duì)較少4.①DNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)抗原—抗體雜交技術(shù)②個(gè)體生物學(xué)水平(四)4.正?；蝮w外基因治療體內(nèi)基因治療(五)2.②設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列【合作探究】（1）HindⅢ和BamHⅠ；氨芐青霉素（2）A（3）C（4）胚胎移植技術(shù)（5）全能（6）C【能力提升】1.（１）平末端和粘性末端（２）切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同（３）Ｔ4DNA連接酶Ｅ·coliDNA連接酶（４）mRNA單鏈DNAPCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）（５）動(dòng)植