高中生物第1轮总复习 第1讲 基因工程课件 新人教版选修3（广东专版）

一、基因工程的基本操作工具 1.与DNA分子相关的酶 (1)几种酶的比较续表 (2)限制酶与DNA连接酶的关系 限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。 DNA连接酶起作用时不需要模板。2载体(1)作用作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。(2)具备的条件能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。具有特殊的标记基因，以便进行筛选。 (3)种类 质粒：一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链环状DNA分子。 噬菌体的衍生物。 动植物病毒。 【友情提醒】一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。 限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。 【例1】（双选）下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是() A一种限制性核酸内切酶能识别多种特定的脱氧核苷酸序列 B限制性核酸内切酶的活性受温度影响 C限制性核酸内切酶能识别和切割RNA D限制性核酸内切酶可从原核生物中提取AC 【解析】本题考查基因工程中工具酶的有关知识。大部分酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA。酶的活性受到温度和pH的影响；限制性核酸内切酶的特点是能识别双链DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位点进行切割；限制性核酸内切酶主要是从原核生物体内分离出来的。 【例2】质粒作为“分子运输车”的条件是() 能够自我复制双链环状DNA分子有多个限制酶切点有标记基因真核细胞中没有 A B C D 【解析】载体具备的条件是：有标记基因；具有多个限制酶切点；能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。C 二、基因工程操作程序 1基因工程技术生产凝乳酶的过程 2基因工程的操作程序分析 (1)目的基因的获取途径 从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因组文库或cDNA文库中获取。 人工合成目的基因 常用的方法有反转录法和化学合成法。 利用PCR技术扩增目的基因 通过PCR技术可对已获取的目的基因进行扩增，以获取大量的目的基因。 (2)基因表达载体的构建 目的基因的表达需要调控序列，因而用作载体的质粒的插入基因部位之前需有启动子，之后需有终止子。 (3)目的基因导入受体细胞 (4)目的基因的检测与鉴定 【例3】下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是() A需要限制酶和DNA连接酶 B必须在细胞内进行 C抗生素抗性基因可作为标记基因 D启动子位于目的基因的首端B 【解析】基因表达载体是目的基因与载体的结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶将相同的末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基因。1质粒是小型的环状DNA分子，本质是DNA，不是细胞器。2基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。3标记基因的作用：筛选、检查目的基因是否导入受体细胞，常见的标记基因有抗生素抗性基因、发光基因。4受体细胞常选用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌等)。一般不用支原体，因为它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。 1.(2010全国)下列叙述符合基因工程概念的是( ) AB淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因 B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株 C用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株 D自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上B 【解析】单克隆抗体的制备属于细胞工程技术；用紫外线照射青霉菌获得青霉素高产菌株属于诱变育种，而基因工程技术是按照人们的意愿，把一种生物的某一种基因提取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物细胞里，定向地改造生物的遗传性状，因此，选B。 2.(2011四川)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是( )A过程获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C过程构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达B 【解析】通过过程获得的目的基因只是比目鱼基因组的部分基因，无法据此测定基因组碱基序列；由于每个抗冻基因的编码区在转录时，均会在其产物mRNA中出现终止密码子，故得不到抗冻能力增强的抗冻蛋白；重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中；检测目的基因在番茄植株内是否完全表达，应进行抗原抗体杂交实验或个体生物学水平检测。3.(2011上海)回答下列有关基因工程的问题。(1)基因工程中使用的限制酶，其特点是 。下图四种质粒含有E1和E2两种限制酶的识别位点，Apr表示抗青霉素的抗性基因，Tcr表示抗四环素的抗性基因。特异性地识别和切割DNA(2)将两端用E1切开的Tcr基因与用E1切开的质粒X1混合连接，连接后获得的质粒类型有 。(可多选) AX1 BX2 CX3 DX4(3)若将上图所示X1、X2、X3、X4四种质粒导入大肠杆菌，然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上。在这两种培养基上均不能生长的大肠杆菌细胞类型有 、 。ABC无质粒细胞含X3的细胞(4)如果X1用E1酶切，产生850对碱基和3550对碱基两种片段；那么质粒X2(Tcr基因的长度为1200对碱基)用E2酶切后的片段长度为 对碱基。(5)若将外源的Tcr基因两端用E2切开，再与用E2切开的X1混合连接，并导入大肠杆菌细胞，结果显示，含X4的细胞数与含X1的细胞数之比为1 3，增大DNA连接酶用量能否提高上述比值？ 。原因是 。4750不能DNA连接酶对DNA片段没有选择性或两段DNA末端相同 【解析】每种限制酶能特异性识别专一DNA序列，并在切割位点将其准确切割。因目的基因和质粒都是用E1切开且质粒上有两个E1酶切位点，故Apr基因和Tcr基因的黏性末端相同，既可能出现Apr基因和X1连接的产物(X1)，也可能出现Tcr基因和X1连接的产物(X2)，还可能出现X1两端连接形成的产物(X3)。X1即质粒中含有Apr基因，能在含有青霉素的培养基上生长，X2中含有Tcr基因，能在含有四环素的培养基上生长，X4中含有Apr基因和Tcr基因，能在含有青霉素或者四环素的培养基中生长，而X3中没有这两种抗性基因，故没有导入质粒的大肠杆菌细胞和导入X3的大肠杆菌细胞在这两种培养基上均不能生长。由图可知，X2为X1剪切Apr基因后再连接Tcr基因形成的，故其长度为335012004750对碱基。DNA连接酶作用于磷酸二酯键，对DNA片段没有选择性，故不能通过增大DNA连接酶的用量提高两种细胞数目的比值。 4.下列属于PCR技术的条件的是( )引物 目的基因所在的DNA片段 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 DNA连接酶 DNA聚合酶 DNA限制性核酸内切酶 A B C DB【解析】 PCR技术需要一小段与要扩增的DNA两端的一些序列互补的RNA作为引物、要扩增的DNA作为模板、四种脱氧核苷酸作为原料、需要耐热的DNA聚合酶催化。 5.下图为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( )CA BC D 【解析】图是将一个DNA切成互补的两个黏性末端，必需限制性核酸内切酶的作用；图是将两个DNA片段连接在一起，需DNA连接酶的作用；图是DNA分子双链解旋成两条互补单链的过程，需解旋酶的作用；图是DNA复制的过程，需DNA聚合酶的作用。6.（双选）甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中错误的是( )A甲方法可建立该细菌的基因组文库B乙方法可建立该细菌的cDNA文库C甲方法要以脱氧核苷酸为原料D乙方法需要DNA聚合酶参与CD 【解析】首先要知道甲图描述的为该细菌的基因组文库，只要利用DNA限制性核酸内切酶将其原有的DNA切断即可，不需要以脱氧核苷酸为原料。乙图描述的为细菌的部分基因组文库。乙方法需要逆转录酶参与，并需要以脱氧核苷酸为原料。7.（双选）下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是( ) CDA将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法B将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌C将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌D目的基因成功导入并表达的标志是受体细胞中能检测到人的生长激素 【解析】将目的基因导入到细菌细胞中常用的方法是Ca2处理法；基因必须保持结构的完整性才能得以表达，而抗氨苄青霉素基因结构完整，能够表达而使细菌具有对氨苄青霉素的抗性，在含有氨苄青霉素的培养基上能存活的是导入了质粒A或导入了重组质粒的细菌；由于将人的生长激素基因导入到质粒的抗四环素基因上，破坏了抗四环素基因的完整性，导入了重组质粒的细菌也没有对四环素的抗性，在含有四环素的培养基上不能存活，能存活的是导入质粒A的细菌。目的基因成功表达的标志是检测到相应蛋白质。