高考一輪生物專題復(fù)習(xí)：DNA重組技術(shù)應(yīng)用基本人教

1、高考一輪生物專題復(fù)習(xí)：DNA重組技術(shù)應(yīng)用基本人教一、基因工程的概念理解1.供體：提供_2.操作環(huán)境：_3.操作水平：_4.原理：_5.受體：表達(dá)目的基因6.本質(zhì)：性狀在_體內(nèi)表達(dá)7.優(yōu)點：克服_障礙，定向改造生物_目的基因體外分子基因重組受體遠(yuǎn)緣雜交不親和性狀二、DNA重組技術(shù)的基本工具1.限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱：限制酶)(1)來源：主要從_生物中分離純化出來。(2)作用：識別特定的_并切開相應(yīng)兩個核苷酸之間的_。(3)結(jié)果：產(chǎn)生_或平末端。2.DNA連接酶(1)種類：按來源可分為EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶。(2)作用：在兩個核苷酸之間形成_以連接_。原核核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性

2、末端磷酸二酯鍵DNA片段兩段3.載體(1)種類：_、噬菌體的衍生物、動植物病毒等。(2)質(zhì)粒特點【點撥】提取目的基因和切割載體使用同一種限制酶，目的是能形成相同的黏性末端，形成重組DNA分子。 質(zhì)粒能_；有一個至多個_；有特殊的_。自我復(fù)制限制酶切割位點標(biāo)記基因三、基因工程的基本操作程序1.目的基因的獲取(1)目的基因：編碼蛋白質(zhì)的_。(2)獲取方法； 從_中獲?。?利用_擴(kuò)增目的基因； 通過_用化學(xué)方法直接人工合成?；蚧蛭膸霵CR技術(shù)DNA合成儀2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因工程的核心(1)由圖可知載體的組成：_、啟動子、終止子、_。(2)構(gòu)建目的:使_在_中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代；

3、使_能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(1)轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi),并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_的過程。目的基因標(biāo)記基因目的基因受體細(xì)胞目的基因穩(wěn)定和表達(dá)(2)常用方法： 導(dǎo)入植物細(xì)胞：_、基因槍法、花粉管通 道法； 導(dǎo)入動物細(xì)胞：_； 導(dǎo)入微生物細(xì)胞：感受態(tài)細(xì)胞法(或Ca2+處理法)。4.目的基因的檢測與鑒定(1)_目的基因的有無(2)分子雜交技術(shù)_(3)_目的基因是否翻譯(4)生物性狀的表達(dá)與否目的基因是否表達(dá)(個體水平)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)DNA分子雜交技術(shù)目的基因是否轉(zhuǎn)錄抗原抗體雜交分子水平【點撥】啟動子、終止子與起始密碼子、終止密碼子不同：啟動子、終止子在DNA 上,

4、在遺傳信息轉(zhuǎn)錄時起調(diào)控作用；而起始密碼子、終止密碼子在mRNA上,在翻譯時起作用,決定翻譯的開始和結(jié)束。 基因工程的工具1.與DNA相關(guān)的酶(1)五種DNA相關(guān)酶的比較：作用底物作用部位形成產(chǎn)物限制酶DNA連接酶DNA聚合酶DNA解旋酶DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯鍵黏性末端或平末端DNA片段磷酸二酯鍵重組DNA分子脫氧核苷酸磷酸二酯鍵子代DNADNA分子DNA分子堿基對間的氫鍵磷酸二酯鍵形成脫氧核苷酸單鏈游離的脫氧核苷酸(2)限制酶和DNA連接酶之間的關(guān)系圖示：2.作為載體的條件條件適應(yīng)性穩(wěn)定并能復(fù)制目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大有一個至多個限制酶切割位點可攜帶多個或多種外源基因具有特殊的

5、標(biāo)記基因便于重組DNA的鑒定和選擇【高考警示鐘】1.切割質(zhì)粒需使用限制酶1次，切割目的基因則需要使用相同的限制酶2次。因為質(zhì)粒是環(huán)狀DNA，而目的基因在DNA分子鏈上。 2.質(zhì)粒DNA分子上限制酶切割位點的選擇必須保證至少有一個標(biāo)記基因是完整的，如果標(biāo)記基因全部被切開則不便于鑒定與選擇。3.基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運輸?shù)妮d體不同，基因工程中的載體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)，膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)?！镜淅?xùn)練1】(2011浙江高考)將ada（腺苷酸脫氨酶基因）通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯誤的是( )A.每個大腸桿菌細(xì)胞至少含

6、一個重組質(zhì)粒B.每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點C.每個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點至少插入一個adaD.每個插入的ada至少表達(dá)一個腺苷酸脫氨酶分子【解題指南】1.知識儲備：（1）重組質(zhì)粒必須具備的條件。（2）目的基因?qū)氤晒Φ臉?biāo)志。2.解題關(guān)鍵：（1）明確每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點。（2）由題干信息“成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶”推出目的基因?qū)氤晒?，并能表達(dá)腺苷酸脫氨酶分子。【解析】選C。ada為目的基因，大腸桿菌為受體細(xì)胞，將目的基因?qū)氪竽c桿菌時如果能成功表達(dá)說明每個大腸桿菌細(xì)胞至少含一個重組質(zhì)粒；要讓目的基因與質(zhì)粒形成重組質(zhì)粒，兩者必須用同種限制性核酸內(nèi)切酶切

7、割，所以每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點；質(zhì)粒作為載體的條件之一是有多種限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點，但每種限制性核酸內(nèi)切酶只有一個識別位點，只能插入一個目的基因（ada）；ada導(dǎo)入大腸桿菌成功的標(biāo)志是表達(dá)腺苷酸脫氨酶，因此每個插入的ada至少表達(dá)一個腺苷酸脫氨酶分子。【變式訓(xùn)練】如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是( )A B C D 【解析】選C。限制性核酸內(nèi)切酶是把DNA鏈切開，可用表示；DNA聚合酶用于DNA分子的復(fù)制，用表示；DNA連接酶把限制性核酸內(nèi)切酶切開的切口連接起來，用表示

8、；解旋酶是把DNA雙鏈解開，用表示。 基因工程的基本操作程序1.目的基因的獲取(1)從基因文庫中獲取目的基因：如從基因組文庫或cDNA文庫中獲取。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：利用DNA復(fù)制的原理在體外特異性的復(fù)制某DNA片段以獲得呈指數(shù)方式增加的目的基因。(3)人工合成法：通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)基因表達(dá)載體組成：啟動子、終止子：是基因轉(zhuǎn)錄的起點和終點，在轉(zhuǎn)錄過程中起調(diào)控作用。標(biāo)記基因：作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來,如抗生素抗性基因。目的基因：能控制特定性狀的外源基因。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建步驟：

9、載體(質(zhì)粒)DNA分子(含目的基因)同一種限制酶切割帶有黏性末端切口帶有相同黏性末端的目的基因片段重組DNA(環(huán)狀重組質(zhì)粒)DNA連接酶3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類植物動物微生物常用方法受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的DNA上表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動物Ca2+ 處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子4.目的基因的檢測與鑒定【典例訓(xùn)練2】（2011山東高考改編）人類疾病的轉(zhuǎn)基因動物

10、模型常用于致病機(jī)理的探討及治療藥物的篩選。利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉(zhuǎn)基因模型大鼠的流程如圖所示。（1）圖中的高血壓相關(guān)基因作為_，質(zhì)粒作為_，二者需用_切割后連接成重組載體，該過程與質(zhì)粒上含有_有關(guān)。（2）重組DNA導(dǎo)入的受體細(xì)胞是大鼠的_細(xì)胞，常用的方法是_。在DNA重組過程中核心的操作是_。（3）子代大鼠如果_和_，即可分別在分子水平和個體水平上說明高血壓相關(guān)基因已成功表達(dá)，然后可用其建立高血壓轉(zhuǎn)基因動物模型。（4）在上述轉(zhuǎn)基因大鼠的培育過程中，所用到的主要胚胎工程技術(shù)是體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和_?！窘忸}指南】1.考查實質(zhì)：本題主要考查基因工程的操作程序，涉及到胚胎工程技術(shù)。2.解題關(guān)

11、鍵：高血壓相關(guān)基因與質(zhì)粒形成重組DNA后導(dǎo)入到受精卵細(xì)胞中，是DNA重組技術(shù)?！窘馕觥浚?）根據(jù)題干中“利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉(zhuǎn)基因模型大鼠”推出，目的基因為與高血壓相關(guān)的基因。為使目的基因與載體結(jié)合需用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割。（2）重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞中，植物細(xì)胞、動物細(xì)胞和微生物細(xì)胞導(dǎo)入目的基因的方式不同，動物細(xì)胞主要用顯微注射技術(shù)將重組DNA分子導(dǎo)入細(xì)胞中?；蚬こ滩僮鞯牡诙?，即基因表達(dá)載體的構(gòu)建是整個過程中的關(guān)鍵。（3）如果檢測到相應(yīng)蛋白質(zhì)，即可在分子水平說明目的基因已經(jīng)表達(dá)，如果檢測子代大鼠已患高血壓，即可在個體水平說明目的基因已經(jīng)表達(dá)。 (4)在上述轉(zhuǎn)基因大鼠的培

12、育過程中，所用到的主要胚胎工程技術(shù)是體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。早期胚胎需要移植入體內(nèi)，以提供一個穩(wěn)定的環(huán)境和充足的營養(yǎng)供應(yīng)。答案：（1）目的基因 載體 同一種限制性核酸內(nèi)切酶 限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點（2）受精卵 顯微注射技術(shù) 基因表達(dá)載體的構(gòu)建（3）檢測到相應(yīng)蛋白質(zhì) 已患高血壓（4）胚胎移植【互動探究】（1）如果把鼠換成植物，則導(dǎo)入受體細(xì)胞的常用方法改變嗎？提示：變成農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。分析：植物細(xì)胞與動物細(xì)胞具有不同的特點，導(dǎo)入的方法是根據(jù)操作的需要進(jìn)行的，如利用農(nóng)桿菌易感染植物的特性。（2）分子水平檢測除蛋白質(zhì)檢測外還有什么檢測方法?提示：DNA分子雜交、核酸分子雜交。分析：利用DN

13、A探針檢測目的基因或相應(yīng)的mRNA存在與否，說明目的基因是否存在或是否轉(zhuǎn)錄。1.（2012安徽省示范高中模擬）下列關(guān)于基因工程常用的工具酶的說法正確的是（ ）A限制酶對雙鏈DNA分子有特定的識別序列和切割位點BDNA連接酶對單、雙鏈DNA分子都能起作用C逆轉(zhuǎn)錄酶不是DNA聚合酶DPCR技術(shù)需要用到解旋酶和耐高溫的DNA聚合酶【解析】選A。本題主要考查基因工程的原理。限制酶具有特異性，對雙鏈DNA分子有特定的識別序列和切割位點，故A正確；DNA連接酶是對雙鏈DNA分子都能起作用，故B錯；逆轉(zhuǎn)錄酶催化DNA合成，應(yīng)是DNA聚合酶，故C錯；PCR技術(shù)不需用解旋酶，故D錯。2.（2012蕭山模擬）下列

14、有關(guān)基因工程的敘述，正確的是 ( )A載體上的標(biāo)記基因有利于促進(jìn)目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)B用反轉(zhuǎn)錄法合成胰島素基因時可以從胰島B細(xì)胞中提取相關(guān)的模板C目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，引起受體細(xì)胞的變異屬于基因突變D限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶是基因工程中兩類常用的工具酶【解析】選B。載體上的標(biāo)記基因是為了便于檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞；目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，引起受體細(xì)胞的變異屬于基因重組；基因工程中兩類常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。3.下列關(guān)于基因工程的敘述中，正確的是( )A目的基因的核苷酸序列都是已知的B接受外源基因的轉(zhuǎn)基因植物成為一個新物種C可從人肝臟細(xì)胞中提取胰島素原的m

15、RNA，反轉(zhuǎn)錄獲得人胰島素原基因D培育轉(zhuǎn)基因動物時常選擇受精卵作為受體細(xì)胞【解析】選D。目的基因即我們所需要的基因，有的目的基因的核苷酸序列是已知的，但許多目的基因的核苷酸序列是未知的。接受外源基因的生物只是發(fā)生了基因重組，并未與原物種產(chǎn)生生殖隔離，故并沒有成為一個新物種。肝臟細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，其核基因中的人胰島素原基因不表達(dá)，故不可能從人肝臟細(xì)胞中提取胰島素原的mRNA；由于動物體細(xì)胞的全能性不易表達(dá)，所以培育轉(zhuǎn)基因動物時常選擇受精卵作為受體細(xì)胞。4.如圖為DNA分子的某一片段，其中分別表示某種酶的作用部位，則相應(yīng)的酶依次是( )A.DNA連接酶、限制酶、解旋酶B.限制酶、解旋酶、DNA

16、連接酶C.解旋酶、限制酶、DNA連接酶D.限制酶、DNA連接酶、解旋酶【解析】選C。使堿基對內(nèi)氫鍵斷裂的是解旋酶；限制酶將特定部位的相鄰兩脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開；連接DNA片段間磷酸二酯鍵的是DNA連接酶。5.(2011海南高考)回答有關(guān)基因工程的問題：（1）構(gòu)建基因工程表達(dá)載體時，用不同類型的限制酶切割DNA后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生_末端。若要在限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接，則應(yīng)選擇能使二者產(chǎn)生_（相同、不同）黏性末端的限制酶。（2）利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素時，構(gòu)建的表達(dá)載體含有人胰島素基因及其啟動子等，其中啟動子的作用是_。在用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時，常用_處

17、理大腸桿菌，以利于表達(dá)載體進(jìn)入；為了檢測胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，可用標(biāo)記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交，該雜交技術(shù)稱為_。為了檢測胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是否翻譯成_，常用抗原抗體雜交技術(shù)。（3）如果要將某目的基因通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入植物細(xì)胞，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的_中，然后用該農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞，通過DNA重組將目的基因插入植物細(xì)胞的_上。【解析】（1）限制酶切割產(chǎn)生兩種末端：黏性末端和平末端；若用DNA連接酶連接兩個末端，兩個末端必須是相同的。（2）基因工程檢測的方法：檢測目的基因是否導(dǎo)入，使用DNA分子雜交技術(shù)；檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄，使用分子雜交技術(shù)；檢測是否形成蛋白質(zhì)，使用抗原抗體雜交技術(shù)。（3）基因工程的目的是獲得穩(wěn)定遺傳的新品種，因此要把目的基因插入到染色體的DNA分