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质量铸就品牌品质赢得未来生物选修３现代生物科技专题第一讲基因工程第二讲细胞工程第三讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题第四讲生态工程目录目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物[教材知识问题化梳理]一、基因工程的基本工具1．限制性核酸内切酶(1)来源：主要从生物中分离纯化而来。(2)作用：识别特定的并切开相应两个核苷酸之间的。(3)结果：产生或平末端。原核核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物2．DNA连接酶常用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源__________T4噬菌体功能连接黏性末端连接________________结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键大肠杆菌黏性末端和平末端目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物3．载体化学本质：特点能自我复制有一个至多个切割位点有特殊的(1)常用载体——质粒双链环状DNA分子限制酶标记基因(2)其他载体：λ噬菌体衍生物、等。动植物病毒目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物二、基因工程的操作程序(1)目的基因的获取方法①从中获取②利用扩增③通过化学方法人工合成基因文库PCR技术(2)基因表达载体构建组成①目的基因②③终止子④(3)将重组DNA分子导入受体细胞方法①植物：、基因枪法、②动物：技术③微生物：感受态细胞法农杆菌转化法花粉管通道法显微注射启动子标记基因目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物(5)目的基因的检测与鉴定方法①利用技术检测目的基因的有无②利用技术检测目的基因的转录③利用检测目的基因的翻译④利用的检测鉴定重组性状的表达DNA分子杂交分子杂交抗原－抗体杂交个体生物学水平目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物三、蛋白质工程(1)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对进行分子设计。(2)操作手段：基因修饰或基因合成。(3)设计流程：蛋白质结构目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物一、在小题集训中洞悉命题视角判断下列叙述的正误。(1)限制酶只能用于切割目的基因。()(2)DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。()(3)E·coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。()(4)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。()[效果自评组合式设计]××√×目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物(5)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。()(6)利用PCR技术能合成目的基因。()(7)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。()(8)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原－抗体杂交技术。()(9)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。()(10)蛋白质工程的操作对象是蛋白质分子。()√××√√×目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物二、在回顾教材图表中强化学科能力据农杆菌转化法示意图回答下列问题：(1)农杆菌T质粒中T－DNA具有怎样的特点？答案：能转移到受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物(2)农杆菌转化法的基本原理是什么？答案：利用农杆菌T－DNA的可转移性，将目的基因插入T－DNA上通过农杆菌的转化，将目的基因导入受体细胞，并整合到植物细胞的染色体上。(3)农杆菌转化法主要适用于哪类植物？答案：双子叶植物和裸子植物。目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物基因工程的操作工具目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物1．限制性核酸内切酶(1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如以中心线为轴，两侧碱基互补对称；CCAGGGGTCC以AT为轴，两侧碱基互补对称。目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物(2)切割后产生末端的种类——黏性末端和平末端。当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端，如下图所示：目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物2．限制性核酸内切酶与DNA连接酶的关系3．载体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性核酸内切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的鉴定和选择目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物[联前系后]—————————————————————————限制酶与连接酶的作用位点(1)限制酶与连接酶都作用于磷酸二酯键。(2)切割质粒需使用限制酶1次，切割目的基因则需要使用相同的限制酶2次。因为质粒是环状DNA，而目的基因在DNA分子链上。—————————————————————————目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物[例1]下图是基因工程中利用pBR322质粒(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)与抗病基因构建重组质粒的示意图，该质粒上的PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制性核酸内切酶的识别序列及切割位点见下表。结合图表分析，下列叙述错误的是()目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物A．pBR322质粒、抗病基因和重组质粒的基本组成单位都是脱氧核苷酸B．形成重组质粒时，应选用限制性核酸内切酶PstⅠ和EcoRⅠ对含抗病基因的DNA、质粒进行切割C．一个质粒被限制性核酸内切酶EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ同时切割后可得到3个DNA片段和6个黏性末端D．将受体细胞置于含有四环素的培养基上培养，可筛选出已导入抗病基因的受体细胞目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物[解析]图中pBR322质粒、抗病基因和重组质粒都是DNA分子，其基本组成单位都是脱氧核苷酸；通过分析含抗病基因的DNA，可知该DNA含三个限制性核酸内切酶切割位点，其中SmaⅠ的切割位点位于抗病基因内部，因此用PstⅠ、EcoRⅠ才能完整地切下该抗病基因；一个质粒被限制性核酸内切酶EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ同时切割后可得到3个DNA片段，产生6个末端，从表格信息可知，EcoRⅠ、PstⅠ切割产生的4个末端是黏性末端，而SmaⅠ切割产生的2个末端是平末端；当EcoRⅠ切割质粒时，氨苄青霉素抗性基因(Ampr)已受到破坏，因此，在筛选时，应将受体细胞置于含有四环素的培养基上培养。[答案]C目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物基因工程的操作过程1.获取目的基因(1)直接分离从基因组文库中获取：即用限制性核酸内切酶进行切割、分离从cDNA文库中获取：即利用mRNA反转录形成利用PCR扩增技术：获取大量目的基因(2)人工化学合成：适用于分子较小的基因。目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物2．基因表达载体的构建——基因工程的核心(1)目的：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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体组成目的基因启动子：为RNA聚合酶识别和结合部位，驱动转录mRNA终止子：使转录终止的特殊结构的DNA片段标记基因：为鉴定受体细胞是否含有目的基因目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物(3)构建过程：目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物3．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T－DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体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分子目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物4.目的基因的检测与鉴定目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物[例2]重组酵母乙肝疫苗是一种乙肝表面抗原(HbsAg)亚单位疫苗，它是采用现代生物技术将乙肝病毒表达表面抗原的基因进行质粒构建，导入啤酒酵母菌中，通过培养这种重组酵母菌来表达乙肝表面抗原亚单位。科学家利用基因工程生产乙肝疫苗的过程如图所示，请回答下列问题：乙肝病毒――→①HbsAg基因载体――→②重组DNA――→③酵母菌――→④乙肝疫苗目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物(1)自1979年对乙型肝炎病毒基因组的DNA测序完成后，得知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列。因此在①过程中可通过________获取HbsAg基因。(2)在②过程中需要用到的工具酶有________。重组DNA分子中除了具有HbsAg基因和标记基因外，还应包括________和________。(3)列举酵母菌作为基因工程的受体细胞的一个优点：________________。重组DNA导入酵母菌前，用________处理酵母菌，使之成为感受态细胞，有利于完成转化过程。(4)检测重组酵母菌中的HbsAg基因是否表达乙肝表面抗原亚单位的方法是________技术。目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物[解析](1)如果目的基因比较小，核苷酸序列又已知可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。(2)②过程中应先用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，然后用DNA连接酶将切下来的DNA片段拼接成重组DNA。构建的基因表达载体除了目的基因和标记基因外，还必须有启动子、终止子。(3)基因工程用酵母菌作为受体细胞，是因为它具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等特点；将目的基因导入酵母菌时，首先用Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后将重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收重组DNA分子，完成转化过程。(4)检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是从重组酵母菌中提取蛋白质，且相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已表达。[答案](1)化学方法直接人工合成(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶启动子终止子(3)繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等Ca2＋(4)抗原—抗体杂交目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物易误点不能区分酶的作用部位及蛋白质工程与基因工程失误类型知识理解类失误目录主干知识回扣高频考点解密知能综合提升质量铸就品牌品质赢得未来第一讲基因工程生物[认知纠偏]1．五种DNA相关酶的比较作用底物作用部位形成产物限制性核酸内切酶DNA分子磷酸二酯键黏性末端或平末端D