发布时间 : 星期三 文章新高考生物一轮复习 第十一单元 现代生物科技专题 第36讲 基因工程名师精编讲义 浙科版更新完毕开始阅读0bbe87734bfe04a1b0717fd5360cba1aa9118cc3
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第36讲 基因工程
[考试标准]
知识内容 1.工具酶的发现和基因工程的诞生 2．基因工程的原理和技术 一、基因工程 3．基因工程的应用 4．活动：提出生活中的疑难问题，设计用基因工程技术解决的方案 考点一 基因工程的诞生及其操作工具
加试要求 a b a c
1．基因工程的诞生
(1)概念：把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另外一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。 (2)核心：构建重组DNA分子。 (3)诞生时间：20世纪70年代。
(4)理论基础：DNA是生物遗传物质的发现，DNA双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定。
(5)技术保障：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体的发现和运用。 2．基因工程的工具 (1)限制性核酸内切酶
①来源：主要从原核生物中分离纯化出来。 ②作用
a．特异性识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。 b．切割两个核苷酸之间的化学键。 ③结果：产生粘性末端。 (2)DNA连接酶
作用：将具有末端碱基互补的两个DNA片段连接在一起。 (3)质粒
①从存在位置看，在细菌中独立于拟核之外。 ②从化学成分上看，为双链环状DNA分子。 ③从功能上看，能自主复制。
④从结构上看，常含有抗生素抗性基因。
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[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
(1)限制性核酸内切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的氢键连接起来( × ) (3)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体( √ )
(4)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( √ ) (5)DNA连接酶能够将任意2个DNA片段连接在一起( × )
2．下图中的图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制性核酸内切酶和SmaⅠ限制性核酸内切酶的作用示意图。请据图回答：
(1)请说出EcoRⅠ限制性核酸内切酶和SmaⅠ限制性核酸内切酶识别的碱基序列及切割的位点。
提示 EcoRⅠ限制性核酸内切酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制性核酸内切酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。 (2)以上实例说明限制性核酸内切酶有何特性？ 提示 说明限制性核酸内切酶具有专一性。
题组 限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体的作用
1．如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )
A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② 答案 C
解析 限制性核酸内切酶可在特定位点对DNA分子进行切割；DNA聚合酶在DNA分子复制时
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将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链；DNA连接酶可将限制性核酸内切酶切开的磷酸二酯键连接在一起；解旋酶的作用是将DNA双链解开螺旋，为复制或转录提供模板。 2．下列关于载体的叙述中，错误的是( )
A．载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子
B．对某种限制性核酸内切酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点 C．目前常用的载体有质粒、λ噬菌体和动植物病毒 D．载体具有某些标记基因，便于对其进行切割 答案 D
解析 载体必须具备的条件有：①对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动；②具有自我复制能力，或能
整合到受体细胞的染色体DNA上，随染色体DNA的复制而同步复制；③具有一个至多个限制性核酸内切酶切点，以便目的基因可以插入到载体中；④带有特殊的标记基因，如抗生素抗性基因，以便于对外源基因是否导入进行检测；⑤载体DNA分子大小适合，以便于提取和进行体外操作。
1．与DNA有关的酶的比较
项目 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 DNA解旋酶 DNA(水解)酶 2.载体上标记基因的标记原理
载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如下图所示：
作用底物 DNA分子 DNA片段 脱氧核苷酸 DNA分子 DNA分子 作用部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 碱基对间的氢键 磷酸二酯键 形成产物 粘性末端 重组DNA分子 子代DNA 形成脱氧核苷酸单链 游离的脱氧核苷酸
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考点二 基因工程的原理、技术及应用
1．基因工程的基本原理
让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定和高效地表达。 2．基因工程的基本操作步骤 (1)获得目的基因
①目的基因：人们所需要的基因。如：人的胰岛素基因、白细胞介素基因、植物的抗病基因等。
?序列未知：从基因文库中获取
?②获取方法??化学方法合成
序列已知?
?聚合酶链式反应??
(2)形成重组DNA分子
扩增
一般用相同的限制性核酸内切酶分别切割含有目的基因的供体DNA分子和载体DNA(如质粒)，使其产生相同的粘性末端，然后用DNA连接酶将两者连接在一起，形成重组DNA分子。 (3)将重组DNA分子导入受体细胞
①常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
②导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞应该选择大肠杆菌，用氯化钙处理大肠杆菌，增加其细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。 (4)筛选含有目的基因的受体细胞
①筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了重组DNA分子。
②筛选方法举例：质粒上有抗生素如四环素的抗性基因，所以含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培养基中生长，而没有接纳重组DNA分子的细胞则不能生长，这样就能筛选出含有重组DNA分子的受体细胞。
(5)目的基因的表达：目的基因在宿主细胞中表达，产生人们需要的功能物质。 3．基因工程的应用 (1)基因工程与遗传育种 ①转基因植物
??a.所需时间较短
培育优点?
?b.克服远缘亲本难以杂交的缺陷?
②转基因动物
a．含义：转入了外源基因的动物。 b．培育优点：省时、省力。 (2)基因工程与疾病治疗
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