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服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单抓住3个基础知识点掌握3个核心考点高效训练5道题选修3现代生物科技专题第1讲基因工程服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单一、基因工程的基本工具1．限制性核酸内切酶(简称：限制酶)(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。(2)作用：识别特定的核苷酸序列并切开特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。(3)结果：产生黏性末端或平末端。抓住4个基础知识点服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单2．DNA连接酶常用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端或平末端结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单3.载体(1)常用载体——质粒化学本质：双链环状DNA分子特点能自我复制有一个至多个限制酶切割位点有特殊的标记基因(2)其他载体：λ噬菌体衍生物、动、植物病毒等。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单二、基因工程的基本操作程序1．目的基因的获取(1)目的基因：主要是指编码蛋白质的基因。(2)获取方法：从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单2．基因表达载体的构建——基因工程的核心(1)基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。①启动子：a．位置：位于基因的首端。b．作用：是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单②终止子：a．位置：位于基因的尾端。b．作用：使转录在所需要的地方停止下来。(2)构建目的：①使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代；②使目的基因能够表达和发挥作用。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单3．将目的基因导入受体细胞(1)转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单(2)常用方法(连线)：受体细胞导入方法①动物细胞a．农杆菌转化法b．显微注射法②植物细胞c．基因枪法d．感受态细胞法(Ca2＋处理法)③微生物细胞e．花粉管通道法【提示】①－b②－a、c、e③－d服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单4．目的基因的检测与鉴定方法检测或鉴定目的水平DNA分子杂交技术检测目的基因的有无分子水平分子杂交技术目的基因是否转录抗原——抗体杂交目的基因是否翻译抗虫或抗病接种实验是否具有抗虫抗病特性个体水平服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单三、基因工程的应用技术名称应用植物基因工程培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质动物基因工程提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作器官移植的供体基因治疗把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥作用，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单四、蛋白质工程1．概念理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。(2)操作：基因修饰或基因合成。(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。(4)目的：满足人类的生产和生活的需求。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单2．操作过程从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→基因表达→产生需要的蛋白质。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单考点一基因工程的基本工具一、与DNA相关的酶1．五种DNA相关酶的比较掌握3个核心考点作用底物作用部位形成产物限制酶DNA分子磷酸二酯键黏性末端或平末端DNA连接酶DNA片段磷酸二酯键重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代DNADNA解旋酶DNA分子碱基对间的氢键形成脱氧核苷酸单链DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单2.限制酶和DNA连接酶之间的关系图示(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(3)限制酶是一类酶，而不是一种酶。(4)DNA连接酶起作用时，不需要模板。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单二、载体1．作用：(1)作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。(2)利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单2．具备的条件：条件适应性稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单1．下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()—————[考向预测练1]—————服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单A．DNA连接酶、限制性内切酶、解旋酶B．限制性内切酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制性内切酶、DNA连接酶D．限制性内切酶、DNA连接酶、解旋酶【解析】使氢键断裂的是解旋酶；限制性内切酶将相邻两个核苷酸的磷酸二酯键断开；连接DNA片段间磷酸二酯键的是DNA连接酶。【答案】C服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单2.限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示四种质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为限制酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是()—————[考向预测练2]—————服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单【解析】由图可知，质粒B上无标记基因，不适合作为载体；质粒C和D的标记基因上都有限制酶的识别位点；只有质粒A上既有标记基因，且MunⅠ的切割位点不在标记基因上。【答案】A服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单考点二基因工程的操作程序一、目的基因的获取途径1．从基因文库中获取：包括基因组文库和cDNA文库等。2．人工合成目的基因的常用方法(1)化学合成法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。(2)反转录法：以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单3．通过PCR技术扩增目的基因目的：利用DNA复制的原理在体外特异性的复制某DNA片段以获得大量的目的基因。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单二、基因表达载体的构建1．基因表达载体的组成：启动子、目的基因、终止子以及标记基因等。2．基因表达载体的构建方法：服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单三、将目的基因导入受体细胞生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单四、目的基因的检测与鉴定服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单3．(2014·滨州一模)转基因草莓中有能表达乙肝病毒表面抗原的基因，由此可获得用来预防乙肝的一种新型疫苗，其培育过程如图所示(①至④代表过程，A至C代表结构或细胞)：—————[考向预测练2]—————服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单(1)图中①过程用到的酶是______________，所形成的B叫做______________________，B是由________、________、目的基因和标记基因等部分构成。(2)②过程常用__________________处理农杆菌，使之成为________细胞，利于完成转化过程。(3)图中③过程叫做____________，④过程叫做________，将叶片培养成草莓幼苗的技术是____________。(4)在分子水平上，可采用________________的方法来检测转基因草莓果实提取液中有无相应的抗原。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单【答案】(1)DNA连接酶基因表达载体(重组质粒)启动子终止子(2)CaCl2溶液(或Ca2＋)感受态(3)脱分化(去分化)再分化植物组织培养技术(4)抗原—抗体杂交服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单4.(2014·武汉调研)下图是利用基因工程方法培育抗虫棉的过程。请回答相关问题：—————[考向预测练2]—————服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单(1)从苏云金芽孢杆菌的DNA上获取抗虫基因，需要用到的工具是________，此工具主要是从________生物中分离纯化出来的，它能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的________键断开。(2)构建重组质粒时，常用Ti质粒作为载体，是因为Ti质粒上具有__________，它能把目的基因整合到受体细胞________上。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单(3)E过程是利用______________技术完成的，要确定抗虫基因导入棉花细胞后，是否赋予了棉花抗虫特性，在个体水平上还需要做______________实验。(4)将目的基因导入植物细胞，除采用上图中的方法外，还可采用________法和花粉管通道法。【答案】(1)限制酶原核磷酸二酯(2)TDNA染色体DNA(3)植物组织培养抗虫的接种(4)基因枪服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单考点三蛋白质工程及与基因工程的关系项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产自然界没有的蛋白质一般是生产自然界已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程；对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单5．现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答：—————[考向预测练1]—————服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有______________、____________。(写出其中两种)(2)图中A、B分别表示___________、_____________。(3)为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行__________________检测，对受体动物的处理是用_________________________________________________进行同期发情处理。(4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是_____________________________________。服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单【答案】(1)蛋白质工程基因工程胚胎移植技术(任写两种)(2)推测应有的氨基酸序列基因表达载体(3)DNA(核酸)分子杂交促性腺激素(4)改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)服/务/教/师免/费/馈/赠生物返回菜单6.(2014·青岛一模)胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果