選修3 專題1課件

專題1基因工程判斷下列說法是否正確：1．(2010·浙江理綜卷，2·D)用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞()2．(2011·四川理綜卷，5·D)應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá)()3．PCR擴(kuò)增中必須有解旋酶才能解開雙鏈DNA()4．基因表達(dá)載體的組成有目的基因、標(biāo)記基因就可以了()√×××一、基因工程1．概念：指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外

和

等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。2．其操作水平在

上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。3．操作環(huán)境是在

。DNA重組轉(zhuǎn)基因DNA分子水平生物體外二、基因工程的基本工具1．限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”(1)作用特點(diǎn)：能夠識別DNA分子

，并使特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的

斷開。(2)作用結(jié)果：產(chǎn)生

或

。2．DNA連接酶——“分子縫合針”(1)作用：將

拼接成新的DNA分子。特定核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性末端平末端DNA片段黏性末端黏性末端平末端 DNA連接酶連接的是DNA片段，恢復(fù)被限制酶切開了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。DNA聚合酶是在DNA復(fù)制時(shí)連接脫氧核苷酸的酶。三、基因工程的基本操作程序1．獲取目的基因，常用的方法有從基因文庫中獲取，利用

擴(kuò)增；化學(xué)方法人工合成。2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的組成：除目的基因外，還必須有

、終止子和

等。(1)啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因首端，是

識別和結(jié)合的部位。(2)標(biāo)記基因的作用：鑒定受體細(xì)胞中是否含有

，從而將含

的細(xì)胞篩選出來。PCR啟動子標(biāo)記基因RNA聚合酶目的基因目的基因四、基因工程的應(yīng)用1．動物、植物基因工程的成果2．基因工程藥物：利用轉(zhuǎn)基因工程菌，已生產(chǎn)出細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。3．基因治療(1)概念：把

導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。(2)方法：分為體外基因治療法和體內(nèi)基因治療法。

正?；蛳拗泼窪NA連接酶載體作用結(jié)果切割目的基因和載體，形成黏性末端或平末端連接DNA片段，形成重組DNA攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞作用實(shí)質(zhì)斷開特定部位兩核苷酸間的磷酸二酯鍵使兩DNA片段之間形成磷酸二酯鍵通過質(zhì)粒、病毒感染等特性將目的基因攜帶至受體細(xì)胞中限制酶DNA連接酶載體作用特點(diǎn)(條件)①識別特定的核苷酸序列②在特定位點(diǎn)上切割①E·coliDNA連接酶只連接黏性末端②T4DNA連接酶連接黏性末端和平末端①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制②有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)③具有特殊的標(biāo)記基因常用類型EcoRⅠ限制酶SmaⅠ限制酶E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒1．下列有關(guān)基因工程敘述錯(cuò)誤的是()A．最常用的載體是大腸桿菌的質(zhì)粒B．工具酶主要有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶C．該技術(shù)人為地增加了生物變異的范圍，實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)的交換D．基本原理是DNA具有雙螺旋結(jié)構(gòu)以及遺傳信息傳遞和表達(dá)方式相同解析：基因工程的基本原理是基因重組，不同生物的DNA具有相同的結(jié)構(gòu)以及遺傳信息傳遞和表達(dá)方式相同是基因工程賴以完成的基礎(chǔ)；基因工程中的工具酶是限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶，最常用的載體是大腸桿菌質(zhì)粒。該技術(shù)可克服生殖隔離現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)交換，按照人的意愿使生物發(fā)生變異。答案：

D(3)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因①原理：DNA的復(fù)制。②過程：加熱至90～95℃DNA解旋→冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈→加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)基因表達(dá)載體的組成：啟動子、目的基因、終止子以及標(biāo)記基因等。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類植物細(xì)胞動物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法顯微注射技術(shù)Ca2＋處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞4.目的基因的檢測和表達(dá)類型步驟檢測內(nèi)容方法結(jié)果分子檢測第一步目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞DNA分子雜交(DNA和DNA之間)是否成功顯示出雜交帶第二步目的基因是否轉(zhuǎn)錄出信使RNA分子雜交技術(shù)(DNA和RNA之間)第三步目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)抗原—抗體雜交方法檢測包括抗蟲、抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的活性比較，以確定功能是否相同等 (1)只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不需堿基互補(bǔ)配對，其余三個(gè)步驟都涉及堿基互補(bǔ)配對。(2)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是目的基因整合到受體細(xì)胞染色體基因組中。(3)用微生物作受體細(xì)胞的主要原因是因?yàn)樗鼈€(gè)體微小，代謝旺盛，繁殖速度快，獲得目的基因產(chǎn)物多。A．步驟①所代表的過程是逆轉(zhuǎn)錄B．步驟②需使用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶C．步驟③可用CaCl2處理大腸桿菌，使其從感受態(tài)恢復(fù)到常態(tài)D．檢驗(yàn)Q蛋白的免疫反應(yīng)特性，可用Q蛋白與患禽流感康復(fù)的雞的血清進(jìn)行抗原—抗體特異性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)解析：

由圖可知，步驟①所代表的過程是逆轉(zhuǎn)錄：步驟②需使用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；步驟③可用CaCl2處理大腸桿菌，使其從常態(tài)轉(zhuǎn)化為感受態(tài)細(xì)胞；檢驗(yàn)Q蛋白的免疫反應(yīng)特性，可用Q蛋白與患禽流感康復(fù)的雞的血清進(jìn)行抗原—抗體特異性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。答案：

C2．蛋白質(zhì)工程與基因工程比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)一般是生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程。對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)3．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，錯(cuò)誤的是()A．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要B．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不曾存在的新型蛋白質(zhì)分子D．蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又稱為第二代基因工程解析：

本題考查蛋白質(zhì)工程的相關(guān)知識，深入理解蛋白質(zhì)工程的概念是正確解答本題的關(guān)鍵。由于基因的結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，因此，要對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終還必須通過改造基因來完成，而不是直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作。答案：

B基因工程的操作步驟 (2011·四川理綜卷)北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍能力越強(qiáng)。下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是()A．過程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序B．將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達(dá)的新基因，不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白C．過程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選D．應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá)解析：

將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)相連成能表達(dá)的新基因，合成的蛋白質(zhì)為新的蛋白質(zhì)，不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白，故選項(xiàng)B正確；過程①是利用反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因，由于沒有非編碼區(qū)和編碼區(qū)中的內(nèi)含子，不能用于比目魚基因組測序；用作運(yùn)載體的質(zhì)粒，必須具有標(biāo)記基因才能便于檢測和篩選；應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄中目的基因的存在和轉(zhuǎn)錄，但不能檢測是否成功表達(dá)，故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。答案：

B 1.下圖是獲得抗蟲棉的技術(shù)流程示意圖?？敲顾乜剐曰?kanR)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下列敘述正確的是()A．構(gòu)建重組質(zhì)粒過程中需要限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶B．愈傷組織的分化產(chǎn)生了不同基因型的植株C．卡那霉素抗性基因(kanR)中有該過程所利用的限制性內(nèi)切酶的識別位點(diǎn)D．抗蟲棉有性生殖后代能保持抗蟲性狀的穩(wěn)定遺傳解析：

質(zhì)粒與目的基因結(jié)合時(shí)需要用同一種限制性內(nèi)切酶切割，切出的黏性末端相同，可用DNA連接酶連接；愈傷組織由相同的細(xì)胞分裂形成，分化后產(chǎn)生相同基因型的植株；卡那霉素抗性基因作為標(biāo)記基因不能有限制性內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)，標(biāo)記基因被切斷后就不能再表達(dá)，從而失去作用，抗蟲棉為雜合子，其有性生殖后代可能會發(fā)生性狀分離，抗蟲性狀不一定能穩(wěn)定遺傳。答案：

ADNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合酶作用實(shí)質(zhì)都是催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵是否需模板不需要需要連接DNA鏈雙鏈單鏈作用過程在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個(gè)脫氧核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羥基上，形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果將兩個(gè)DNA片段連接成重組DNA分子合成新的DNA分子 下列關(guān)于各種酶作用的敘述，不正確的是()A．DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖連接B．RNA聚合酶能與基因的特定位點(diǎn)結(jié)合，催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄C．一種DNA限制酶能識別多種核苷酸序列，切割出多種目的基因D．胰蛋白酶能作用于離體的動物組織，使其分散成單個(gè)細(xì)胞解析：

選項(xiàng)正誤判斷理由A√DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖形成磷酸二酯鍵B√RNA聚合酶能與基因的特定位點(diǎn)結(jié)合，催化DNA轉(zhuǎn)錄出mRNAC×一種DNA限制酶只能識別特定的核苷酸序列，切割出一種目的基因D√胰蛋白酶能水解離體動物組織間的膠原蛋白，使其分散成單個(gè)細(xì)胞答案：

C

2.下圖為DNA分子的某一片段，其中①②③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、解旋酶答案：

C1．(2011·浙江理綜卷)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(cuò)誤的是()A．每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞至少含一個(gè)重組質(zhì)粒B．每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)C．每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)至少插入一個(gè)adaD．每個(gè)插入的ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子解析：

將ada通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞中至少含有一個(gè)重組質(zhì)粒，且每個(gè)質(zhì)粒(重組質(zhì)粒)至少含有一個(gè)限制酶識別位點(diǎn)，但每個(gè)限制酶識別位點(diǎn)只能插入一個(gè)ada，插入的ada成功表達(dá)，說明每個(gè)插入的ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子。答案：

C2．如圖是四種不同質(zhì)粒的示意圖，其中ori為復(fù)制必需的序列，amp為氨芐青霉素抗性基因，tet為四環(huán)素抗性基因，箭頭表示同一種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)。下列有關(guān)敘述正確的是()A．基因amp和tet是一對等位基因，常作為基因工程中的標(biāo)記基因B．質(zhì)粒包括細(xì)菌細(xì)胞中能自我復(fù)制的小型環(huán)狀DNA和病毒中的DNAC．限制性核酸內(nèi)切酶的作用部位是DNA分子中特定的兩個(gè)核苷酸之間的氫鍵D．用質(zhì)粒4將目的基因?qū)氪竽c桿菌，該菌不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長解析：

質(zhì)粒上不含有等位基因；質(zhì)粒是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子；限制性核酸內(nèi)切酶的作用部位是DNA分子中特定的兩相鄰核苷酸之間的磷酸二酯鍵，而不是氫鍵。答案：

D3．如圖是將人的生長激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖。已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。判斷下列說法正確的是()A．將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌B常用的方法是顯微注射法B．將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的只是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)菌C．將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細(xì)菌D．目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是受體細(xì)胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長解析：

將目的基因?qū)氲郊?xì)菌細(xì)胞中常用的方法是Ca2＋處理法；基因必須保持結(jié)構(gòu)的完整性才能得以表達(dá)，而抗氨芐青霉素基因結(jié)構(gòu)完整，能夠表達(dá)而使細(xì)菌具有對氨芐青霉素的抗性，在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能存活的是導(dǎo)入了質(zhì)粒A或?qū)肓酥亟M質(zhì)粒的細(xì)菌。由于將人的生長激素基因?qū)氲劫|(zhì)粒的抗四環(huán)素基因上，破壞了抗四環(huán)素基因的完整性，導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)菌也沒有對四環(huán)素的抗性，在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上不能存活，能存活的是質(zhì)粒A。

目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是產(chǎn)生出人的生長激素。答案：

C4．(2011·安徽理綜卷)家蠶細(xì)胞具有高效表達(dá)外源基因的能力。將人干擾素基因?qū)爰倚Q細(xì)胞并大規(guī)模培養(yǎng)，可提取干擾素用于制藥。(1)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作前，需用________酶短時(shí)處理幼蠶組織，以便獲得單個(gè)細(xì)胞。(2)為使干擾素基因在家蠶細(xì)