专题1基因工程

课前练习：回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。Ⅰ.基因工程操作步骤中，需要从受体细胞群中筛选出已获得目的基因的细胞，图1中①～③表示一种筛选方法的过程。pBR322质粒含有两个抗性基因，分别是Ampr(氨苄青霉素)抗性基因和Tet(四环素)抗性基因，其中在Tet抗性基因上有下列目的基因的插入位点(插入将导致Tet抗性基因功能性失活)，请回答：(1)图1中①过程所需的酶是___________________________。(2)经过①过程，pBR322质粒可能出现的两种结果：A是_____。(3)②过程表示用含四环素(使细胞停止生长，但不致死)和氨苄青霉素(使生长的细胞致死)的培养基培养细菌甲，则培养结果C表示在培养基中可能存活的细菌包括：______________________。(4)若要进一步筛选出符合要求的受体细胞D，则③过程需要做的处理是(请参照过程②的方法)____________________________。Ⅱ.基因工程中使用的Ⅱ型限制性核酸内切酶通常可以识别长度为4～8个核苷酸的特异序列。图2表示限制酶Sau3AⅠ对DNA片段切割的结果。(5)请分析，Sau3AⅠ的识别序列以及切割位点(用“↓”表示)是________。专题1、基因工程导学案【预习案】（【自主学习·秀出风采】）一、基因工程的概念基因工程：又叫做________技术或________技术，是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以________，然后放到另一种生物的细胞里，________地改造生物的遗传性状。二、基因工程的操作工具1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”，又称为________。特点：能够识别DNA特定的______________，切开两个________之间的____________。限制酶切割DNA产生的末端有两种形式：__________和________。2．DNA连接酶——“分子缝合针”作用：将双链________“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的____________。3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1)常用载体：____。(2)质粒载体的特点：①能够在细胞内________并稳定保存。②具有一个或多个________________，便于外源DNA片段插入其中。③具有特殊的________，供重组DNA的鉴定和选择。三、基因工程的基本操作程序1．目的基因的获取：(1)从______________中获取；(2)利用____________扩增目的基因；(3)________合成。2．____________的构建(核心)(1)目的：使________基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。3．将目的基因导入受体细胞(转化)(1)将目的基因导入植物细胞：常用方法有__________法、基因枪法和__________法。(2)将目的基因导入动物细胞：常用方法是________法。(3)将目的基因导入微生物细胞：受体细胞――→Ca2＋细胞4．目的基因的________与________。【探究案】（【合作探究·交流碰撞】）探究点一基因工程的概念及操作工具1．基因工程的概念是什么？2．完成理解基因工程的操作工具比较表：项目限制性核酸内切酶(分子手术刀)DNA连接酶(分子缝合针)运载体(分子运输车)特性或条件识别特定的______序列，并在__________切割DNA分子一般作用于两条具有相同的______的DNA分子能够在宿主细胞中____并稳定____；具有一个或____个限制酶切位点；具有____基因作用提取____基因，切割____构建重组DNA分子将________转移到宿主细胞中并大量复制结果将DNA分子切成DNA片段，产生____末端相同的黏性末端之间形成________键形成重组________探究示例1下列叙述符合基因工程概念的是()A．B细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B细胞中的抗体基因B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上探究点二基因工程的基本操作程序1．完成基因工程的基本操作流程图：2．完成目的基因的检测与鉴定表，并加以理解、掌握：类型步骤检测内容方法分子水平第一步目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上________________(DNA和DNA之间)第二步目的基因是否转录出mRNA________杂交技术(DNA和mRNA之间)第三步目的基因是否翻译出蛋白质蛋白质分子杂交(______________杂交法)____水平鉴定____法或____法探究示例2将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分探究点三基因工程的应用完成基因工程的应用表格，了解应用成果。转基因生物目的基因成果举例植物基因工程抗虫转基因植物抗虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米抗病转基因植物抗____基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因；抗____基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆转基因植物抗逆转基因：渗透压调节基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗______的大豆和玉米________的转基因植物优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因高______玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛动物基因工程提高生长速度的转基因动物____________基因转基因绵羊、转基因鲤鱼生产药物的转基因动物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子____生物反应器改善畜产品品质的转基因动物________基因乳汁中含乳糖较少的转基因牛作器官移植供体的转基因动物外源的抗原决定基因表达的____因子或除去供体的____决定基因利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官基因治疗体外基因治疗腺苷酸脱氨酶基因治疗______免疫缺陷症体内基因治疗治疗囊性纤维化病基因治疗______囊性纤维化病探究示例3运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”，可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”，捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比，使用这种“生物柴油”的优点是()①可再生②不显著增加碳排放③不排放含硫废气④不会对生态环境造成负面影响A．①②③B．①③④C．①②④D．②③④探究点四蛋白质工程1．蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。2．蛋白质工程的过程填充蛋白质工程的过程：其基本途径是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质________→推测应有的____________序列→找到相对应的____________序列(____________)。其流程图如下：探究示例4以下关于蛋白质工程的说法正确的是()A．蛋白质工程以基因工程为基础B．蛋白质工程就是酶工程的延伸C．蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D．蛋白质工程只能生产天然的蛋白质【训练案】（【当堂训练·巩固落实】）1．北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是()A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达2．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③②3．下列关于基因工程的叙述，不正确的是(多选)()A．基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B．细菌质粒是基因工程常用的运载体C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNAD．为培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体4．科学家将β－干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使β－干扰素第十七位的半胱氨酸，改变成丝氨酸，结果大大提高了β－干扰素的抗病毒活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为()A．蛋白质工程B．基因工程C．基因突变D．细胞工程5．下列关于基因工程及其应用的叙述正确的是()A．若要生产转基因抗病水稻，可先将目的基因导入大肠杆菌中，再转入水稻细胞B．用氨基酸序列推测合成的目的基因与原基因的编码区中的外显子一致C．用DNA探针能检测饮用水中重金属物质的含量D．作为运载体要有多种限制酶的切点，但对一种限制酶而言，最好只有一个切点6．蛋白质工程中，直接需要进行操作的对象是()A．氨基酸结构B．蛋白质空间结构C．肽链结构D．基因结构7．科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请据图回答问题：(1)图中①DNA是以________为模板，________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的基因。(2)图中②代表的是____________，在它的作用下将质粒(________DNA)切出________末端。(3)图中④表示将________________。⑤表示________DNA随大肠杆菌的繁殖而进行________。(4)下列关于蛋白质工程说法不正确的是()A．蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体免疫原性B．蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变C．理论上通过对关键氨基酸的置换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法D．蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要8．将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。(1)进行转基因操作前，需用________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的____________和__________之间。(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2＋)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、_____________和____________________________。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以________________________增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。9．干扰素是病毒侵入人体后由淋巴细胞产生的一种免疫活性物质，它具有广谱抗病毒的作用。利用现代生物技术生产干扰素的流程如下：(1)过程①产生的物质A是______，cDNA文库______(大于/小于)人的基因组文库。(2)过程④用到的工具酶是______________，过程⑤需先用____________________处理受体细胞，过程⑥通常采用________技术。(3)过程⑧和⑨的关键技术分别是________、________。(4)基因工程的核心步骤是图中的________________(