2017-2018學(xué)年生物選修3課件第一章基因工程章末整合

章末整合第一章

基因工程欄目索引本章網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建規(guī)律方法整合本章網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建返回答案①______________；②______；③________；④_____________；⑤______；⑥____________；⑦_(dá)____；⑧____________。限制性核酸內(nèi)切載體目的基因基因表達(dá)載體受體檢測和鑒定藥物治療規(guī)律方法整合方法一巧辨基因工程的幾種酶典例1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、解旋酶解析答案解析使堿基對間的氫鍵斷裂的是解旋酶；限制酶將特定部位的相鄰兩個(gè)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。答案

C方法鏈接在基因操作過程中，除了限制酶以外，還要用一系列的酶類，才能完成全過程。這些酶都有各自特殊的催化功能。下面比較中學(xué)教材中介紹的與基因工程有關(guān)的幾種酶。1.DNA連接酶與DNA聚合酶(1)DNA連接酶：游離的DNA片段在DNA連接酶的作用下，在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，即將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接，不需要模板，形成完整的DNA分子。(2)DNA聚合酶：以一條DNA鏈為模板，在DNA聚合酶的作用下，將單個(gè)脫氧核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上形成磷酸二酯鍵，從而形成與模板鏈互補(bǔ)的DNA單鏈。2.限制性核酸內(nèi)切酶與DNA連接酶(1)區(qū)別項(xiàng)目作用應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂用于提取目的基因，切割載體DNA連接酶在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵用于基因表達(dá)載體的構(gòu)建(2)關(guān)系表達(dá)圖解3.逆轉(zhuǎn)錄酶又稱RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶，是以RNA為模板合成DNA的酶。逆轉(zhuǎn)錄酶催化的反應(yīng)叫逆轉(zhuǎn)錄。在這個(gè)過程中，遺傳信息流動(dòng)的方向是從RNA到DNA，正好與轉(zhuǎn)錄過程相反，故稱逆轉(zhuǎn)錄。4.解旋酶在DNA的復(fù)制過程中，需要解旋酶的作用。解旋酶是一類解開氫鍵的酶，由水解ATP來供給能量。由于DNA分子的兩條脫氧核苷酸長鏈之間對應(yīng)的脫氧核苷酸分子堿基間的氫鍵是分子間的作用力，故其斷裂與重新形成與限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶無關(guān)。遷移訓(xùn)練1.下列關(guān)于DNA連接酶的作用的敘述，正確的是(

)A.將單個(gè)核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯鍵B.將斷開的兩個(gè)DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵C.連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵D.只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端連接起來解析選項(xiàng)A是DNA聚合酶的作用；DNA連接酶能將雙鏈DNA片段末端連接起來，重新形成磷酸二酯鍵；D項(xiàng)只涉及了E·coliDNA連接酶的作用。B解析答案方法二巧記基因工程的基本操作程序典例2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)菌涂布在含有氨芐青霉素的

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C答案方法鏈接遷移訓(xùn)練2.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)解析答案解析基因工程中目的基因來源于自然界中的含有目的性狀的一切生物，可以是動(dòng)物、植物，也可以是真菌、細(xì)菌，還可以是人等；在基因工程中獲取目的基因以及將目的基因和載體結(jié)合構(gòu)成基因表達(dá)載體必須使用同一種限制酶進(jìn)行切割，以獲得相同的黏性末端，再在DNA連接酶的作用下，將目的基因和載體連接，構(gòu)成基因表達(dá)載體，但是由于大腸桿菌是原核生物，沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器的加工，合成的胰島素原不具有胰島素的功能，即沒有生物活性；標(biāo)記基因有利于重組DNA在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的鑒定和篩選，但對于目的基因的表達(dá)沒有促進(jìn)作用。答案

D方法三巧辨基因工程中幾組易混的概念典例3下列關(guān)于部分基因文庫和基因組文庫的說法中，不正確的是(

)A.部分基因文庫中只含有某種生物的部分基因，基因組文庫中含有某種

生物的全部基因B.如果某種生物的部分基因文庫中的某個(gè)基因與該生物的基因組文庫中

的某個(gè)基因控制的性狀相同，則這兩個(gè)基因的結(jié)構(gòu)也完全相同C.部分基因文庫中的基因都沒有啟動(dòng)子D.一種生物的部分基因文庫可以有許多種，但基因組文庫只有一種解析答案解析部分基因文庫中的DNA來源于mRNA的逆轉(zhuǎn)錄過程，所以該DNA(或基因)與該生物體內(nèi)的原DNA在結(jié)構(gòu)上是有區(qū)別的，如不含有啟動(dòng)子、內(nèi)含子等。故選B。答案

B方法鏈接1.基因文庫、基因組文庫、部分基因文庫(1)從定義上區(qū)分①基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱為基因文庫?；蛭膸焓侵竷?chǔ)存有某種生物基因的菌群的總稱。②基因組文庫：如果基因文庫中含有一種生物的所有基因，這種基因文庫叫做基因組文庫。③部分基因文庫：指含有一種生物的一部分基因的基因文庫，如cDNA文庫。(2)從范圍上區(qū)別：基因文庫包含基因組文庫和部分基因文庫?；蚪M文庫有某一種生物的全部基因，它的范圍要大于部分基因文庫。2.啟動(dòng)子、終止子、起始密碼子、終止密碼子(1)從定義上區(qū)分①啟動(dòng)子：位于編碼區(qū)上游緊靠轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的位置。它的主要功能是引導(dǎo)RNA聚合酶與基因的正確部位結(jié)合。只有在啟動(dòng)子存在時(shí)，RNA聚合酶才能準(zhǔn)確地從轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)開始，沿著編碼區(qū)正常地進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。②終止子：位于編碼區(qū)下游緊靠轉(zhuǎn)錄終點(diǎn)的位置。它的特殊的堿基排列順序能夠阻礙RNA聚合酶的移動(dòng)，并使其從DNA模板鏈上脫離下來。③密碼子：指信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基。信使RNA上四種堿基的組合方式有64種，其中，決定氨基酸的密碼子有61種，3種是終止密碼子。④終止密碼子：是信使RNA上能夠終止蛋白質(zhì)合成的密碼子。⑤起始密碼子：位于信使RNA上，是蛋白質(zhì)合成開始的信號(hào)，有兩種：AUG、GUG。(2)從本質(zhì)上區(qū)別啟動(dòng)子和終止子都是DNA分子中具有調(diào)控作用的脫氧核苷酸序列，而起始密碼子和終止密碼子都位于信使RNA上，分別是翻譯的起始位置和終止位置，終止密碼子不能決定任何一種氨基酸。對于相似或相關(guān)概念，通過比較分析的方法找出區(qū)別與聯(lián)系，會(huì)加深對這些知識(shí)的理解與掌握。遷移訓(xùn)練3.科學(xué)家在培育抗蟲棉時(shí)，經(jīng)過了許多復(fù)雜的過程和不懈的努力，才獲得成功。起初把蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因插入載體質(zhì)粒中，再導(dǎo)入棉花的受精卵中，結(jié)果抗蟲基因在棉花體內(nèi)沒有表達(dá)。然后在插入抗蟲基因的質(zhì)粒中插入啟動(dòng)子(抗蟲基因首端)，導(dǎo)入棉花受精卵，長成的棉花植株還是沒有抗蟲能力?？茖W(xué)家又在有啟動(dòng)子、抗蟲基因的質(zhì)粒中插入終止子(抗蟲基因末端)，導(dǎo)入棉花受精卵，結(jié)果長成的植株有了抗蟲能力。那么作為目的基因的載體應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)是(

)A.目的基因、啟動(dòng)子

B.目的基因、終止子C.目的基因、啟動(dòng)子、終止子

D.目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因解析答案解析一個(gè)基因表達(dá)載體的組成，除了目的基因外，還必須有啟動(dòng)子、終止子以及標(biāo)記基因等。有了啟動(dòng)子，RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。終止子在目的基因的尾端，作用是終止轉(zhuǎn)錄。標(biāo)記基因是為了鑒別受體細(xì)胞中是否有目的基因。答案

D方法四轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題典例4器官移植是治療人類某些疾病的有效方法，如腎衰竭的病人可以通過腎臟移植進(jìn)行治療，肝癌可以移植肝臟等，請回答有關(guān)器官移植的一些問題：(1)目前器官移植的最大障礙有兩個(gè)方面：一是移植免疫；二是器官來源。移植免疫主要是細(xì)胞膜上的_________能夠被病人的____________系統(tǒng)識(shí)別而加以排斥。(2)國外科學(xué)家已經(jīng)研究用動(dòng)物的器官作為器官移植的來源，發(fā)現(xiàn)豬的內(nèi)臟器官與人的內(nèi)臟器官大小、形態(tài)等均差不多，研究的重點(diǎn)是改造豬細(xì)胞。①豬細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和人細(xì)胞膜是相同的，但其上面的________和人細(xì)胞膜有很大差別。②改造豬細(xì)胞膜主要通過_____________技術(shù)進(jìn)行，具體操作步驟是：第一步：獲得目的基因，該目的基因應(yīng)當(dāng)是______________，所采用的方法有_________。第二步：將目的基因與__________結(jié)合，最常用的是___________。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，對于豬來說，應(yīng)導(dǎo)入其____________細(xì)胞。在這項(xiàng)技術(shù)中，必須使用的工具酶是___________。(3)由于倫理、生態(tài)和免疫方面的原因，這項(xiàng)研究被終止了，請你從生態(tài)和免疫的角度，談?wù)劄槭裁唇K止這項(xiàng)很有意義的研究工作(提示：人體中有很多與人共生的微生物)。____________。解析答案解析對于器官移植來說，最重要的是解決免疫問題，發(fā)生免疫反應(yīng)主要是由細(xì)胞膜上的有關(guān)蛋白質(zhì)造成的；從理論上講可以通過基因工程改造相應(yīng)的蛋白質(zhì)；提取目的基因后要讓目的基因和載體結(jié)合，載體可以用質(zhì)粒、病毒等，但對于動(dòng)物來說要用動(dòng)物病毒，對細(xì)菌來說可以用質(zhì)粒等；然后是把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，在這里受體細(xì)胞應(yīng)該是受精卵；所用的酶是限制酶和DNA連接酶。人體與豬對不同生物或病原體的免疫能力不同，為了避免無法預(yù)料的后果，所以停止了實(shí)驗(yàn)。答案

(1)組織相容性抗原或人類白細(xì)胞抗原(HLA)免疫解析答案(2)①糖蛋白(或蛋白質(zhì))

②基因工程人細(xì)胞膜蛋白質(zhì)合成基因從基因文庫獲取、人工合成法載體動(dòng)物病毒(答質(zhì)粒不可)受精卵限制酶和DNA連接酶(3)人體中有許多與人類共生的微生物，這些微生物與人體可以組成一個(gè)群落，這些微生物對人體不但沒有危害，而且對人體的健康具有重要作用；豬體內(nèi)也有很多與豬共生的微生物。由于自然狀態(tài)下，人體內(nèi)與豬體內(nèi)的環(huán)境不同，因此與人共生和與豬共生的微生物就不一樣，有可能與豬共生的微生物進(jìn)入人體后，因人體對這些微生物沒有免疫力，造成人生病，甚至?xí)a(chǎn)生災(zāi)難性的后果，這種后果目前難以預(yù)測。所以在沒有研究清楚以前不能將豬器官移植到人身上方法鏈接對于轉(zhuǎn)基因生物，公眾在食物安全、生物安全和環(huán)境安全三個(gè)方面產(chǎn)生了爭論。食物安全主要是指公眾擔(dān)心轉(zhuǎn)基因生物會(huì)產(chǎn)生毒蛋白或新的過敏原；生物