湖南省高考生物復(fù)習(xí) 現(xiàn)代生物科技專題 第1講 基因工程課件 新人教版選修3

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1、 一、基因工程的概念及基本工具 【答案】DNA重組體外DNA重組轉(zhuǎn)基因遺傳特性生物類型生物產(chǎn)品限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶)某種特定核苷酸序列特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵黏性末端平末端DNA連接酶磷酸二酯鍵質(zhì)粒小型雙鏈環(huán)狀DNA限制酶復(fù)制并穩(wěn)定保存標(biāo)記基因噬菌體的衍生物 二、基因工程的基本操作程序 【答案】編碼蛋白質(zhì)21.PCR技術(shù)22.啟動(dòng)子23.終止子 【答案】24.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法25.顯微注射法26.插入了目的基因27.轉(zhuǎn)錄出了mRNA 一、基因工程的基本操作工具 1.與DNA分子相關(guān)的酶 (1)幾種酶的比較續(xù)集 (2)限制酶與DNA連接酶的關(guān)系 限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生

2、物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。 DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板。2載體(1)作用作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。(2)具備的條件能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連接。具有特殊的標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。 (3)種類 質(zhì)粒：一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，能夠自我復(fù)制的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。 噬菌體的衍生物。 動(dòng)植物病毒。 【友情提醒】一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)不同的目的和需要，對(duì)某些天然的載體進(jìn)行人工改造。 限制酶切割位點(diǎn)所處的位置必須是在

3、所需的標(biāo)記基因之外，這樣才能保證標(biāo)記基因的完整性，有利于對(duì)目的基因的檢測(cè)。 【例1】下列有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是() A一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列 B限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度影響 C限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別和切割RNA D限制性核酸內(nèi)切酶可從原核生物中提取 【解析】本題考查基因工程中工具酶的有關(guān)知識(shí)。大部分酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA。酶的活性受到溫度和pH的影響；限制性核酸內(nèi)切酶的特點(diǎn)是能識(shí)別雙鏈DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割；限制性核酸內(nèi)切酶主要是從原核生物體內(nèi)分離出來的。 【答案】C 【例2】質(zhì)粒作為“

4、分子運(yùn)輸車”的條件是() 能夠自我復(fù)制雙鏈環(huán)狀DNA分子有多個(gè)限制酶切點(diǎn)有標(biāo)記基因真核細(xì)胞中沒有A BC D 【解析】載體具備的條件是：有標(biāo)記基因；具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)；能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。 【答案】C 二、基因工程操作程序 1基因工程技術(shù)生產(chǎn)凝乳酶的過程 2基因工程的操作程序分析 (1)目的基因的獲取途徑 從自然界中已有的物種中分離出來，如從基因組文庫或cDNA文庫中獲取。 人工合成目的基因 常用的方法有反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。 利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 通過PCR技術(shù)可對(duì)已獲取的目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，以獲取大量的目的基因。 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建 【友情提醒】插入的目的基因的表達(dá)

5、需要調(diào)控序列，因而用作載體的質(zhì)粒的插入基因部位之前需有啟動(dòng)子，之后需有終止子。 兩次使用的限制酶為同一種酶，這樣形成的黏性末端堿基之間互補(bǔ)，便于連接。 (3)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞導(dǎo)入生物植物動(dòng)物微生物受體細(xì)胞體細(xì)胞或受精卵只能是受精卵主要是大腸桿菌導(dǎo)入方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(或花粉管通道法和基因槍法)顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法導(dǎo)入過程目的基因插入Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞表達(dá)基因表達(dá)載體提純顯微儀注射入受精卵受精卵發(fā)育成轉(zhuǎn)基因個(gè)體Ca2處理大腸桿菌基因表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 (4)目的基因的檢測(cè)與鑒定 【例3】下列關(guān)于基因表達(dá)載體構(gòu)建的相關(guān)敘述，不正確的是() A需要限制酶

6、和DNA連接酶 B必須在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行 C抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因 D啟動(dòng)子位于目的基因的首端 【解析】基因表達(dá)載體是目的基因與載體的結(jié)合，在此過程中需用同一種限制酶切割目的基因與載體，用DNA連接酶將相同的末端連接起來；基因表達(dá)載體的構(gòu)建是在細(xì)胞外進(jìn)行的；基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子(位于基因首端使轉(zhuǎn)錄開始)、終止子、目的基因和標(biāo)記基因。 【答案】B 1.(2010全國)下列敘述符合基因工程概念的是( ) AB淋巴細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合，雜交瘤細(xì)胞中含有B淋巴細(xì)胞中的抗體基因 B將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株 C用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青

7、霉素高產(chǎn)菌株 D自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上B 【解析】單克隆抗體的制備屬于細(xì)胞工程技術(shù)；用紫外線照射青霉菌獲得青霉素高產(chǎn)菌株屬于誘變育種，而基因工程技術(shù)是按照人們的意愿，把一種生物的某一種基因提取出來，加以修飾和改造，然后放到另一種生物細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀，因此，選B。 2.(2009浙江)下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是( ) A目的基因和受體細(xì)胞均可來自動(dòng)、植物或微生物 B限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶 C人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無生物活性 D載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá)

8、D 【解析】基因工程中目的基因和受體細(xì)胞均可來自動(dòng)、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無生物活性，只有經(jīng)過一定的物質(zhì)激活以后，才有生物活性。載體上的抗性基因主要是有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞，不能促進(jìn)目的基因的表達(dá)。所以D錯(cuò)誤。 3.(2010江蘇)下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題：限制酶BamHHindEcoRSma識(shí)別序列及切割位點(diǎn)ATCCCCTAGCTTTTCGATTCCTTACCGGGGCC (1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma切割前后，分別含有_個(gè)游離

9、的磷酸基團(tuán)。 (2)若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的Sma酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越_。 (3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Sma切割，原因是_。Sma會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因高0、2 (4)與只使用EcoR相比較，使用BamH和Hind兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止_。 (5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入_酶。DNA連接質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化 (6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_。 (7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在_的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測(cè)。鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞以蔗糖為惟一含碳營養(yǎng)物質(zhì) 【解析】(1)質(zhì)粒切割前是雙鏈環(huán)狀DNA分子，故不含游離的磷酸基團(tuán)。從圖1可知，質(zhì)粒上只含有一個(gè)Sma酶的切點(diǎn)，被該酶切割后含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。 (2)G和C含量越多，熱穩(wěn)定性就越高。 (3)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)標(biāo)記基因和目的基因應(yīng)保持完整。 (4)只使用EcoR，則質(zhì)粒和目的基因兩端的黏性末端相同，用連接酶連接時(shí)，除會(huì)產(chǎn)生重組質(zhì)粒外，還會(huì)產(chǎn)生質(zhì)粒與質(zhì)粒、目的基因與目的基因自身連接物。 (7)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體后，含有重組質(zhì)粒的個(gè)體才能吸收蔗糖。