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点击考纲把脉考情1.基因操作的工具2.基因操作的基本步骤3.基因工程的成果和发展前景基因工程的操作步骤及在农业生产中的应用一、基因工程的概念及目的1.概念：基因工程又叫做基因技术或DNA技术，是指在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入细胞内进行繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的。该技术可实现对生物遗传性状的定向改造。2.目的：改造生物的遗传性状，获得人类所需要的遗传性状。拼接重组受体无性基因产物定向二、基因操作的工具1.基因的剪刀：限制性内切酶(1)分布：主要在微生物中。(2)作用特点：一种限制性内切酶只能识别，并在切割DNA分子。(3)结果：形成具有的DNA片段。一种特定的核苷酸序列特定的切点上黏性末端2.基因的针线：DNA连接酶(1)作用部位：。(2)功能：“缝合”两个DNA分子的。磷酸二酯键黏性末端3.基因的运输工具：运载体(1)条件①能够在宿主细胞中并稳定保存。②具有多个切点，以便与外源基因连接。③具有某些，便于进行筛选。复制限制酶标记基因(2)作用①作为运载工具将转移到宿主细胞中。②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量。(3)常用运载体：、、动植物病毒。目的基因质粒噬菌体复制三、操作步骤1.提取目的基因(1)直接分离法①常用“”，又叫“”②③优点：④缺点：工作量大，有一定的鸟枪法散弹射击法操作简便盲目性（2）人工合①适用范围：细胞②途径化学方法直接合成真核反转录2.目的基因与运载体结合(1)用同一种分别切割目的基因和质粒，使其具有相同的。(2)加入，形成重组分子。限制酶黏性末端DNA连接酶DNA3.将目的基因导入受体细胞(1)常用受体细胞有、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和细胞等。(2)导入原理：借鉴细菌或病毒的途径。(3)目的基因导入受体细胞后，就会随受体细胞的而复制，获得大量目的基因。大肠杆菌动、植物侵染细胞繁殖4.目的基因的检测与表达(1)检测：根据重组DNA分子上的是否表达来检测是否已经导入。(2)表达①受体细胞是否表现出控制合成的蛋白质。②受体细胞是否表现出特定的性状来。标记基因目的基因四、基因工程的成果与发展前景1.医药卫生(1)生产：如胰岛素、干扰素等。(2)基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的做探针，应用原理，鉴定被检测标本上的遗传信息。(3)基因治疗：把导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。基因工程药品DNA分子DNA分子杂交健康的外源基因2.农牧业及食品工业(1)农业：获得高产、和具有优良品质的农作物，培育具有各种性的作物新品种。(2)畜牧业：培育具有各种优良品质的动物，利用某些特定的在哺乳动物体内表达。(3)食品业：为人类开辟新的食物来源。稳产抗逆转基因外源基因3.环境保护(1)环境监测：用DNA探针检测饮用水中的含量。(2)环境净化：获得能同时分解四种烃类的“”、吞噬汞和降解土壤中DDT的细菌等。病毒超级细菌1.基因工程的含义基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切、拼接、导入、表达结果定向改造生物的遗传性状，获得人类需要的基因产物2.基因工程操作的工具3.基因工程操作的基本步骤(2008·上海高考)以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。(1)获得目的基因的方法通常包括和。(2)切割和连接DNA分子所使用的酶分别是和。(3)运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或，后者的形状呈。(4)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率，所以在转化后通常需要进行操作。(5)将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和序列上是相同的。[解题指导]基因工程中，获得目的基因主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离；另一条是人工合成；基因工程的操作工具有限制性内切酶、DNA连接酶和运载体。限制性内切酶识别特定的核苷酸序列，并且在特定的切点上切割DNA分子，DNA连接酶将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，形成重组DNA分子。运载体将外源基因送入受体细胞。常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒是细胞染色体外能够进行自主复制的小型环状DNA分子。由于目的基因与运载体结合有三种方式：即目的基因与目的基因、目的基因与运载体、运载体与运载体结合。将目的基因导入受体细胞时，真正能够摄入的重组DNA分子很少。因此需要对目的基因是否导入及是否表达进行筛选和检测。基因是遗传物质的结构和功能单位，不管导入何种细胞，基因表达的产物都是相同的。[答案](1)人工合成直接分离(从染色体DNA分离或从生物细胞分离)(2)限制性内切酶(限制酶)DNA连接酶(连接酶)(3)质粒小型环状(双链环状、环状)(4)低筛选(5)氨基酸几种重要酶的比较比较酶种类作用时期作用及作用部位解旋酶DNA复制及转录时打开DNA双链碱基对间的氢键，解开双螺旋比较酶种类作用时期作用及作用部位RNA聚合酶转录时与基因编码区上游的RNA聚合酶结合位点结合，启动RNA转录DNA聚合酶DNA复制时将单个脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸片段上比较酶种类作用时期作用及作用部位DNA连接酶基因工程中形成重组DNA时可将目的基因与运载体连接起来，即“缝合”脱氧核糖和磷酸之间的缺口限制性内切酶切割目的基因及运载体专一性地识别特定脱氧核苷酸序列，并在特定位点切断3′，5′磷酸二酯键1.质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因(如图所示)，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况就不同，下表是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是()细菌在含氨苄青霉素培养基上生长情况细菌在含四环素培养基上生长情况①能生长能生长②能生长不能生长③不能生长能生长A.①是c；②是b；③是aB.①是a和b；②是a；③是bC.①是a和b；②是b；③是aD.①是c；②是a；③是b解析：对①细菌来说，能在含氨苄青霉素的培养基上生长，也能在含四环素的培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因均没有被破坏，插入点是c；对②细菌来说，能在含氨苄青霉素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因正常，不能在含四环素的培养基上生长，说明其抗四环素基因被破坏，插入点应为b；对③细菌来说，能在含四环素的培养基上生长，说明其抗四环素基因正常，不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因被插入而破坏，故插入点为a。答案：A1.在医药卫生方面的应用(1)生产基因工程药品如胰岛素、乙肝疫苗、干扰素等。(2)进行基因诊断与基因治疗2.在农牧业上的应用(1)培育高产、稳产、具优良品质的农作物。(2)培育具有各种抗逆性的作物新品种。(3)培育具有各种优良品质的动物或培育超级动物。3.在食品工业上的应用：利用微生物合成高等动、植物蛋白质。4.在环境保护中的应用利用特定DNA探针检测饮用水中的病毒；用分解四种烃类的“超级假单孢杆菌”清除石油污染。用基因探针检测DNA与mRNA的结果并不相同。如用人的胰岛素基因制作探针，可在人的所有体细胞检测到该基因，但若用其检测胰岛素合成的mRNA，则只能在胰岛素细胞中检测到该mRNA，在其他细胞中则检测不到该mRNA，据此可确认基因的选择性表达场所。(2009·山东高考)人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图所示：请回答：(1)过程①代表的是。(2)过程②构建A基因表达载体时，必须使用和两种工具酶。(3)过程③采用的实验技术是，获得的X是。(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行比较；或用图中的进行特异性结合检测。[解题指导](1)过程①是指利用提取出的RNA反转录成DNA。(2)构建基因表达载体需要用同种限制酶处理目的基因和运载体，使其形成相同的黏性末端，然后用DNA连接酶连接。(3)过程③是利用灭活的病毒或聚乙二醇等方法诱导动物体细胞融合，从而获得既能无限增殖，又能产生单一抗体的杂交瘤细胞。(4)疫苗一般利用处理过的抗原，通过分析流程图可知，转基因产物A蛋白即为免疫所用的抗原，所以可利用A蛋白制备疫苗。检测病毒的方法有多种，最常用的是用基因探针进行检测，比较核酸序列，另外也可用图中获得的抗A蛋白的单克隆抗体与病毒的A蛋白进行特异性结合，从而检测是否含有传染病病毒。[答案](1)逆(反)转录(2)限制性内切酶(限制酶)DNA连接酶(注：两空顺序可颠倒)(3)细胞融合杂交瘤细胞(4)A蛋白核酸(基因)序列抗A蛋白的单克隆抗体基因是遗传物质的结构和功能单位，且生物界共用一套密码子，故目的基因不论导入何种细胞，基因表达的产物都是相同的。2.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是()A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良解析：基因治疗是把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。基因探针有特异性，一种基因探针只能检测到水体中的某种病毒。原核基因可以用来进行真核生物的遗传改良。答案：B命题思路本考点内容在高考命题时，常通过具体实例考查基因工程的原理、操作步骤等命题角度基因工程的原理、基因工程的工具、操作程序，特别强化基因工程的应用等(2007·天津高考)在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答：(1)A过程需要的酶有。(2)B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是。(3)C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入。(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用作为探针。(5)科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。①将转基因植株与杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1∶1。②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为。③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占%。[解题指导]本题考查了基因工程的有关知识。重组质粒的形成需要两种工具酶，使用同一种限制酶切割目的基因和质粒，使之产生相同的黏性末端，在DNA连接酶的作用下将目的基因与质粒连接起来形成重组质粒。将重组质粒导入土壤农杆菌后进行检测是通过检测质粒上的标记基因来实现的，质粒作为运载体的其他特点是对宿主细胞无害，能自我复制且在宿主细胞中能稳定存在，具有多个限制酶切点。C过程是选择培养，所用的培养基是选择培养基，在培养基中加入卡那霉素后，只有具有卡那霉素抗性基因的组织细胞才能存活。利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用放射性同位素(或荧光分子)标记的抗虫基因作为探针，看看杂交后的DNA分子是否出现杂交带，若出现则说明再生植株具有抗性基因。转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律，且后代中抗卡那霉类型与卡那霉素敏感型的数量比为1∶1，说明转基因植株是杂合体，非转基因植株是隐性纯合体，该植株自交，后代个体出现性状分离，分离比为3∶1。该植株产生的配子有两种类型，含抗卡那霉素基因和不含抗卡那霉素基因，利用卡那霉素培养基对花药进行离体培养，不含抗卡那霉素基因的配子不能存活，能生成再生植株的一定是含抗卡那霉素基因的配子。[答案](1)限制性内切酶和DNA连接酶(2)具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存(3)卡那霉素(4)放射性同位素(或荧光分子)标记的抗虫基因(5)①非转基因植株②3∶1③