高中生物第1轮总复习 第1讲 基因工程课件 湘教版选修3（湖南专版）

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】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只能识别一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C 【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 BC 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 【友情提醒】插入的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。 两次使用的限制酶为同一种酶，这样形成的黏性末端碱基之间互补，便于连接。 (3)目的基因导入受体细胞导入生物植物动物微生物受体细胞体细胞或受精卵只能是受精卵主要是大肠杆菌导入方法农杆菌转化法(或花粉管通道法和基因枪法)显微注射法感受态细胞法导入过程目的基因插入Ti质粒导入农杆菌感染植物细胞表达基因表达载体提纯显微仪注射入受精卵受精卵发育成转基因个体Ca2处理大肠杆菌基因表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子 (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。1T4 DNA连接酶既能“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，也能“缝合”双链DNA的平末端，EcoliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接。2目的基因导入受体细胞的方法3.获取目的基因和切割载体时使用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端；获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生4个黏性末端或平末端；限制酶切割位点的选择必须保证标记基因的完整性，以便于检测。4启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶(能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质)识别和结合的部位；终止子也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，能使转录在所需要的地方停下来。标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因。 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浙江)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是( )A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子C 【解析】每个限制性核酸内切酶识别位点只能插入一个外源基因，选项C错误。重组质粒导入受体细胞时，一个细胞可以接受多个质粒，选项A正确。作为一个合格的表达载体，重组质粒可以有一个或多个限制性核酸内切酶识别位点，选项B正确。外源基因可以多次表达，合成多个产物，选项D正确。 3.(2010江苏)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：限制酶BamHHindEcoRSma识别序列及切割位点ATCCCCTAGCTTTTCGATTCCTTACCGGGGCC (1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。 (3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是_。Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因高0、2 (4)与只使用EcoR相比较，使用BamH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。 (5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。DNA连接质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。 (7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在_的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。鉴别和筛选含有目的基因的细胞以蔗糖为惟一含碳营养物质 【解析】(1)质粒切割前是双链环状DNA分子，故不含游离的磷酸基团。从图1可知，质粒上只含有一个Sma酶的切点，被该酶切割后含有两个游离的磷酸基团。 (2)G和C含量越多，热稳定性就越高。 (3)构建重组质粒时标记基因和目的基因应保持完整。 (4)只使用EcoR，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用连接酶连接时，除会产生重组质粒外，还会产生质粒与质粒、目的基因与目的基因自身连接物。 (7)将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，含有重组质粒的个体才能吸收蔗糖。4.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乙方法需要逆转录酶参与C【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。5.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。6.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。7.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( ) CA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出人的生长激素基因【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。