1、選修三 現(xiàn)代生物科技 考綱解讀,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(xì)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,知識點四 蛋白質(zhì)工程 判一判 (1)蛋白質(zhì)工程

2、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

3、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。,(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軸線處切開時，產(chǎn)生的則是平末端。,3.“分子運輸車”載體 (1)載體具備的條件： 能在受體細(xì)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(biāo)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

4、細(xì)菌擬核之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。 (3)其他載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒。,【特別提醒】 (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(biāo)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。現(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、GAT

5、C、CCCGGG。請回答下列問題。,(1)圖1的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

6、基因D不能正確表達，其最可能的原因是_。,答案 (1)脫氧核糖、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

7、-3-3，658+3，即得到的DNA片段長度分別為537 bp、790 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

8、，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

9、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rRNA B.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(biāo)記的目的基因進行染色體定位 D.將抑制成熟基因?qū)敕眩鋗RNA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

10、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

11、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文庫中獲取。 【特別提醒】 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。,(2)基因表達載體的構(gòu)建最核心步驟。 基因表達載體的組成：啟動子、目的基因、終止子以及標(biāo)記基因等。,【特別提醒】 (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

12、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。,【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(xì)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(xì)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(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B。現(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是( ) A.提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補的DNA，再擴增基因B B.利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫中獲取

13、基因B C.利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)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(xì)胞,答案 A 解析 提取矮牽牛藍(lán)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)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(biāo)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

14、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_。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(xì)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