高考生物一轮复习 31基因工程课件 教科版选修3

双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练第1讲基因工程双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练基因工程的诞生()。基因工程的原理和技术()。基因工程的应用()。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练知识点一工具酶的发现和基因工程的诞生1基因工程的诞生(1)概念：把一种生物的 (细胞核、染色体脱氧核糖核酸等) 到另外一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中 。遗传物质遗传物质移移表达表达双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (2)核心：构建 。 (3)诞生时间：20世纪70年代。 (4)理论基础： 是生物遗传物质的发现，DNA双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定。 (5)技术保障： 、DNA连接酶和质粒载体的发现和运用。重组重组DNA分子分子DNA限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练2基因工程的工具(1)限制性核酸内切酶来源：主要是从 (如细菌)中分离纯化出来的。功能：切开每条链中两个脱氧核苷酸之间的 。特点：具有专一性，表现在以下两个方面：识别DNA分子中 ；使每一条链中特定位点的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。作用结果：经限制性核酸内切酶切割产生的DNA片段末端通常形成具有末端碱基互补的 。微生物微生物磷酸二酯键磷酸二酯键某种特定的核苷酸序列某种特定的核苷酸序列粘性末端粘性末端双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (2)DNA连接酶 功能：将具有 的2个DNA片段连接起来。 (3)载体 最常用的载体质粒 实质：是能够 的双链环状DNA分子，是一种特殊的遗传物质，在细菌中以独立于染色体之外的方式存在。 其他载体： 、植物病毒和动物病毒等。末端碱基互补末端碱基互补自主复制自主复制噬菌体噬菌体双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 思考1：基因工程的工具的化学本质都是蛋白质，对吗？ 提示：不对。基因工程的工具包括工具酶(限制性内切酶，DNA连接酶)和运载体，前者的化学本质是蛋白质，后者则包括质粒、噬菌体、动植物病毒等。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练知识点二基因工程的原理和技术1基因工程的原理(1)基本原理：让人们感兴趣的基因(即目的基因)在 中稳定和高效地表达。(2)基本要素：工具酶、 、 和宿主细胞等。(3)基本程序：获得目的基因， 的形成，重组DNA导入受体细胞，筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因的 等。宿主细胞宿主细胞目的基因目的基因载体载体重组重组DNA表达表达双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练聚合酶链式反应聚合酶链式反应 相同的相同的 基因文库基因文库 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (3)将重组DNA分子导入受体细胞 常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、 和动植物细胞等。 (4)筛选含有目的基因的受体细胞 筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了 ，因此，需筛选含 的受体细胞。 筛选方法举例：质粒上有抗生素如四环素的抗性基因，所以含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有 的培养基中生长，而没有接纳重组质粒的细胞在这种培养基中 ，这样就能筛选出含有重组DNA分子的受体细胞。酵母菌酵母菌重组重组DNA分子分子目的基因目的基因四环素四环素不能生长不能生长双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (5)目的基因的表达 目的基因在 中表达，产生人们需要的功能物质。 思考2：基因文库是否直接保管相应的基因？ 提示：不是。基因文库中的基因保存在受体菌中。宿主细胞宿主细胞双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练外源基因外源基因省时、省力省时、省力较短较短远缘亲本难以杂交远缘亲本难以杂交双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练2基因工程与疾病治疗(1)基因工程药物如通过 生产 治疗糖尿病，通过酵母菌生产乙肝疫菌等。(2)基因治疗指的是向目标细胞中引入 的基因，以 基因的缺陷，达到治疗的目的。大肠杆菌大肠杆菌胰岛素胰岛素正常功能正常功能纠正或补偿纠正或补偿双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练3基因工程与生态环境保护(1)利用转基因植物生产聚羟基烷酯，用于合成 的新型塑料。(2)改造分解石油的细菌，提高其 的能力。(3)利用转基因微生物吸收环境中的 ，降解有毒化合物和处理 。可降解可降解分解石油分解石油重金属重金属工业废水工业废水双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 质粒载体 质粒是细菌拟核DNA外的环状DNA小分子，可在细菌间转移。质粒是常用的转基因载体。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 病毒载体 病毒很适合用于基因治疗。病毒的蛋白质外壳内能容纳多达7 500个碱基的DNA片段。当病毒侵染宿主细胞并在细胞内增殖时，也将重组DNA带入到细胞中。病毒已经多次用于基因治疗的临床实验。这种方法存在的问题是宿主对病毒的免疫反应。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 判断正误 (1)限制性核酸内切酶能够识别和切割RNA分子() (2)限制性核酸内切酶处理DNA分子后，DNA分子被切割成两个具有相同粘性末端的DNA片段() (3)DNA连接酶是将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起() (4)质粒是基因工程的载体，最常用的质粒是土壤农杆菌的质粒()双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 显微注射法 DNA可以通过显微注射法转入动物细胞中。下图所示的是目的基因的多份拷贝正通过玻璃微型吸管注射到受精卵中。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 基因枪法 这种方法是利用压缩气体产生的动力将包裹在金属颗粒表面的外源DNA打入生物组织中。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 判断正误 (1)若目的基因的序列是已知的，我们常从基因文库中获得目的基因，若目的基因序列是未知的，常用化学方法合成目的基因() (2)转抗虫基因植物基因的表达，可导致植物与害虫间相互选择而使昆虫群体抗性基因频率改变 () (3)对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验属个体生物学水平的鉴定 () (4)导入的目的基因的表达需要调控序列的调控，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子 ()双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 目的基因的检测和表达双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练基因工程的概念及操作工具基因工程的概念及操作工具 高考地位：高考地位：5年年4考考 ( (2012课标卷，课标卷，40、2010浙江理浙江理综，综，2) ) 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练【典例1】 (2012课标，40)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒载体用EcoR I 切割后产生的片段如下：AATTCG GCTTAA为使载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR I切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即_DNA连接酶和_DNA连接酶。 (4)反转录作用的模板是_，产物是_。 若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。 (5)基因工程中除质粒外，_和_也可作为载体。 (6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用 未 处 理 的 大 肠 杆 菌 作 为 受 体 细 胞 ， 原 因 是_。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析此题考查基因工程应用的相关知识。(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有粘性末端和平末端两种类型。(2)为使载体与目的基因相连，应使二者被切割后产生的末端相同，故用另一种限制酶切割产生的末端必须与EcoR 切割产生的末端相同。(3)根据酶的来源不同，DNA连接酶分为Ecoli DNA连接酶和T4噬菌体DNA连接酶。(4)以RNA为模板，合成DNA的过程称为逆转录，若要体外获得大量DNA分子，可以使用PCR技术。(5)在基因工程中，通常利用质粒作为载体，另外噬菌体和动植物病毒也可作为载体。(6)大肠杆菌作为受体细胞时，常用Ca2处理，使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 答案(1)粘性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR I切割产生的相同(3)大肠杆菌T4噬菌体(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌体动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 本考点在高考中常以选择题形式呈现，考查内容多为基因工程操作工具的类型及作用，题目难度较小。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 1基因工程的基本原理和理论基础概括(如下图)双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 若题目强调“目的基因”的表达过程，则只包括“转录和翻译”两个过程，不包括目的基因的复制。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练2基因工程的操作工具(1)限制性核酸内切酶来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。化学本质：蛋白质。作用：将DNA片段中目的基因的两端切断，获得两端带有黏性末端的目的基因；用同种限制酶将质粒切开，留出与目的基因两端相同的黏性末端，便于目的基因与质粒结合。如下图所示：双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 提醒切割的化学键为磷酸二酯键。 在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的粘性末端。 将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个粘性末端。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (2)DNA连接酶 DNA连接酶的作用 两种来源不同的DNA用相同的限制性核酸内切酶切割，形成相同的粘性末端。DNA连接酶能催化磷酸与脱氧核糖之间化学键的形成，将两DNA末端的缝隙“缝合”起来。如图：双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (3)载体的种类及作用 载体应具备的特征 a能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 b有1个或多个限制性核酸内切酶切点，以便与外源基因连接。 c具有某些标记基因，以便进行筛选。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 载体的种类 a细菌质粒，最常用大肠杆菌质粒。 b噬菌体和某些动植物病毒。 一般来说天然的载体往往不能满足人们的所有要求，因此人们根据不同目的和需求，对某些天然的载体进行人工改建。 作用 一是用它作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (1)认识“黏性末端”与“平末端” 当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (2)关注基因工程的“一二一”双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练【训练1】 (2013浙江温州八校联考)下列关于生物工程中常见的几种酶的叙述，正确的是 ()。ADNA连接酶可把目的基因与载体的粘性末端的碱基黏合，形成重组DNAB限制性核酸内切酶将一个DNA分子片段切成两个片段需消耗两个水分子CTaq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐高温的DNA连接酶D纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体，便于植物杂交育种双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析DNA连接酶连接的是磷酸二酯键；DNA分子是双链，因此切割DNA分子时需要两分子的水；Taq酶是热稳定DNA聚合酶，是连接单个脱氧核苷酸，不是DNA连接酶；植物杂交育种是借助有性生殖实现，纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体应用于细胞工程。 答案B双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练【训练2】 (2013温州测试)下列关于基因工程的叙述中，正确的是()。ADNA连接酶和RNA聚合酶催化生成的化学键相同BDNA连接酶对“缝合”序列不进行特异性识别，无专一性催化特点C受体细菌若能表达质粒载体上抗性基因，即表明重组质粒成功导入D培育转基因油菜，需对受体细胞进行氯化钙处理双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析DNA连接酶和RNA聚合酶催化生成的化学键都是磷酸二酯键，故A项正确；酶具有专一性的特点，对于有黏性末端的DNA片段，DNA连接酶只识别连接含有相同黏性末端的DNA片段，故B项错误；有些受体细菌体内本身就含有与质粒上相同的抗性基因，故抗性基因的表达不能作为成功导入的标志，故C项错误；用氯化钙处理大肠杆菌，可增加大肠杆菌细胞壁的通透性，利于重组质粒的导入，对于植物细胞而言，氯化钙不起作用，故D项错误。 答案A双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (1)限制酶的选择以产生相同粘性末端为原则： 欲构建重组质粒常用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒，以保证目的基因结构的完整性和切割后质粒与目的基因能进行连接，然而，若两种限制酶切割后产生的粘性末端相同时，也可分别使用不同酶切割目的基因与质粒，而且使用不同酶切割的独特优势是可防止目的基因自身“环化”。 (2)导入的目的基因的表达需要调控序列的调控，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子(注：启动子起始密码，终止子终止密码)。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤 高考地位：高考地位：5年年8考考 ( (2012福建理综，福建理综，32、2012浙江浙江理综，理综，6) ) 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练【典例2】 (2012福建理综，32)肺细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。 图图1 图图2 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 请回答有关问题。 (1)进行过程时，需用_酶切开载体以插入let-7基因。 (2)进行过程时，需用_酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。 (3)研究发现，let-7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取_进行分子杂交，以直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析此题考查基因工程应用的相关知识。(1)构建基因表达载体时，需要用同种限制酶切割目的基因和载体，使之产生相同的粘性末端。(2)动物细胞培养时，常用胰蛋白酶处理贴壁的细胞，使之相互分离，以利于传代培养。(3)检验目的基因是否表达，常用分子杂交法。从被导入目的基因的细胞内提取RNA，与目的基因单链杂交，如果出现杂交带，说明目的基因已转录。由图2知，当let7基因转录出来的miRNA与癌基因RAS转录出的mRNA杂交时，就会抑制RAS蛋白的产生，故肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RAS蛋白含量减少引起的。 答案(1)限制性核酸内切(或限制)(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 基因工程操作程序是近年高考热点与焦点之一，题目常结合具体实例着重考查：操作过程“五步曲”，操作成败的关键，目的基因的检测与鉴定等。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练PCR技术技术DNA复制复制相同点相同点原理原理DNA复制复制(碱基互补配对碱基互补配对)原料原料四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸条件条件模板、模板、ATP、酶、原料、酶、原料、引物引物不不同同点点解旋解旋方式方式DNA在高温下变性解在高温下变性解旋旋解旋酶催化解旋酶催化场所场所体外复制体外复制(PCR扩增仪扩增仪)主要在细胞核内主要在细胞核内酶酶热稳定的热稳定的DNA聚合酶聚合酶(Taq酶酶)细胞内含有的细胞内含有的DNA聚合聚合酶酶结果结果在短时间内形成大量在短时间内形成大量的的DNA片段片段形成整个形成整个DNA分子分子双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练2形成重组DNA分子最核心步骤(1)基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因。基因表达载体模式图基因表达载体模式图双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端。它是RNA聚合酶识别、结合的部位启动DNA的转录。 终止子：一段有特殊结构的DNA短片段，位于基因的尾端。作用是使转录过程停止。 标记基因：一般为抗生素抗性基因或荧光基因等，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因(目的基因是否导入成功)。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (2)重组DNA分子的构建方法双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 3将重组DNA分子导入受体细胞细胞细胞类型类型常用方法常用方法受体细受体细胞胞转化过程转化过程植物植物细胞细胞农杆菌转农杆菌转化法化法体细胞体细胞将目的基因插入将目的基因插入Ti质粒的质粒的T-DNA上上转入农杆菌转入农杆菌导入植物细胞导入植物细胞整合到受体细胞的整合到受体细胞的DNA上上动物动物细胞细胞显微注射显微注射技术技术受精卵受精卵将含有目的基因的表达载体提纯将含有目的基因的表达载体提纯取卵取卵获得受精卵获得受精卵显微注射显微注射早期胚胎培养早期胚胎培养胚胎移植胚胎移植发发育成为具有新性状的动物育成为具有新性状的动物双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练微生微生物细物细胞胞Ca2处理处理增大细胞壁增大细胞壁通透性通透性原核细胞原核细胞或酵母菌或酵母菌用用Ca2处理细胞处理细胞感受态细胞感受态细胞重组重组DNA分子与感受态分子与感受态细胞混合细胞混合感受态感受态细胞吸收细胞吸收双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 在实际应用中还有： 检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链(作探针)与受体细胞中提取的DNA杂交，看是否有杂交带。 检测是否转录出了mRNA，利用核酸分子杂交技术，目的基因DNA一条链(作探针)与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有杂交带。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练5目的基因的表达：看到目的性状或分离到目的基因表达产物(1)检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交。(2)个体生物学水平的鉴定：如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 基因工程操作(必记要点) (1)只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余几个步骤都涉及碱基互补配对。 (2)原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常采用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞。 (3)植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程发育成完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练【训练3】 (2013浙江宁波期末，27)ch1L基因是蓝细菌拟核DNA上控制叶绿素合成的基因。为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞。技术路线如图所示，对此描述错误的是()。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 Ach1L基因的基本组成单位是脱氧核苷酸 B过程中使用的限制性核酸内切酶的作用是将DNA分子的磷酸二酯键打开 C过程都要使用DNA聚合酶 D若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株 解析过程都要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶，而不用DNA聚合酶。 答案C双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练【训练4】 (2013山东潍坊一模，36)如图为培育转基因抗虫棉的技术流程，请据图回答问题。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (1)质粒上标记基因的作用是_。 (2)过程是_，这是基因工程的核心步骤，其目的是_。 (3)过程采用最多的方法是_，检测抗虫基因是否整合到棉花细胞DNA分子上的方法是_。 (4)过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂外，还需要添加_，过程的实质是_。 (5)经检测抗虫棉细胞染色体上含有一个抗虫基因，该植株自交得到F1，其中全部的抗虫植株再自交一次，后代中抗虫植株占总数的_。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，目的是使目的基因在受体细胞中能够稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用；一个基因表达载体上必须具有标记基因，以便于检测目的基因是否导入受体细胞；过程是把目的基因导入受体细胞的过程，受体细胞为植物细胞时常用农杆菌转化法，常用DNA分子杂交技术检测目的基因是否整合到受体细胞DNA分子上； 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练基因工程的应用基因工程的应用 高考地位：高考地位：5年年6考考 ( (2012海南单科，海南单科，31、2011山东山东理综，理综，35) ) 【典例3】 (2012海南单科，31)已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此， 可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 回答下列问题。 (1)为了获得丙种蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出丙种蛋白质的_序列，据此可利用_方法合成目的基因。获得丙中蛋白质的基因还可用_和_方法。 (2)在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中，常需要使用_酶和_酶。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗_的危害。 (4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，则该植株的种子_(填“含有”或“不含”)丙种蛋白质基因。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析本题考查抗虫作物培育过程的相关知识。(1)获取目的基因的方法主要有基因文库获取法、PCR技术扩增法和人工化学合成法三种。已知丙种蛋白质氨基酸序列，可通过推测丙种蛋白质的基因序列，然后利用化学方法人工合成丙种蛋白质基因。(2)在构建重组质粒的过程中，需要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶，前者能识别特定的核苷酸序列，使每条链特定部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断开，使其形成黏性末端，被喻为“分子手术刀”；后者能将两个带有相同黏性末端的DNA片段连接起来，被称为“分子针线”。 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的组织共培养，可筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，而后培养出含有丙种蛋白质的抗乙种昆虫的植株。(4)若只用重组质粒感染甲种农作物叶片伤口，可在叶片组织中筛选出含丙种蛋白质的细胞，由于该重组质粒感染的是体细胞，故该植株的种子中不含有丙种蛋白质。 答案(1)基因化学基因文库PCR(其他合理答案也可)(2)限制DNA连接(3)乙种昆虫(4)不含双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 基因工程是当前生命科学研究的热点和前沿之一，基因诊断、基因治疗、基因产品在人们生活中的出现日渐频繁，对人们的影响也日渐增大，是社会关注的焦点和热点。预计2014年高考还主要以简答题的方式出现。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 1基因工程的应用(见下表)表现方面表现方面具体内容具体内容植物基因植物基因工程工程抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗病转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物抗逆转基因植物利用转基因改良植物品质利用转基因改良植物品质双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练动物基因工程动物基因工程提高动物生长速度提高动物生长速度用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物(如乳腺生物反应器如乳腺生物反应器)用转基因动物作器官移植的供体用转基因动物作器官移植的供体用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质基因工程基因工程药物药物控制药品合成的相应基因控制药品合成的相应基因基因治疗基因治疗体外基因治疗体外基因治疗体内基因治疗体内基因治疗双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 2基因工程的应用实例 (1)抗虫棉的培育过程双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 (2)动物反应器 外源基因：药用蛋白基因。 表达条件：药用蛋白基因乳腺蛋白基因(膀胱内表达相应基因)启动子。 受体生物牛、羊等。 方法：显微注射法。 注：分为乳腺反应器和膀胱反应器，前者受性别(只能是雌性)和年龄(哺乳期)限制，优点可以不用提取服用；后者提取后服用，但不受性别和年龄的限制。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 乳腺生物反应器与微生物生产药物的比较：项目项目乳腺生物反应器乳腺生物反应器微生物生产微生物生产(原核生物原核生物)基因基因结构结构与人类的基因结与人类的基因结构相同构相同与人类的基因结构不同与人类的基因结构不同基因基因表达表达与天然蛋白质活与天然蛋白质活性没有区别性没有区别由于缺少内质网、高尔基体等细由于缺少内质网、高尔基体等细胞器，产物可能不具有生物活性胞器，产物可能不具有生物活性产物产物提取提取从乳汁中较易分从乳汁中较易分离提取离提取从细胞中提取，较为复杂从细胞中提取，较为复杂双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 比乳腺生物反应器更具优势的为膀胱生物反应器，其最主要的优势是摆脱了动物性别及生长发育时期的制约。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练【训练5】 (2013杭州西湖高中期中模拟)北京大学陈章良教授于90年代成功地把固氮基因整合到小麦的DNA分子中，并成功表达，该项技术属于()。A转基因技术B分子杂交C细胞杂交 D杂交育种解析把亲缘关系比较远的一种生物的基因转到另一种生物体内用到的技术为转基因技术。答案A双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练【训练6】 (2013浙江温州十校期中联考)第三代疫苗DNA疫苗是指将编码抗原蛋白的基因插入到适宜的质粒中得到的重组DNA分子，将其导入人体内，在人体细胞内表达的产物可直接诱导机体免疫应答，且可持续一段时间。下列有关DNA疫苗的叙述，正确的是()。A表达产物是抗体B基本组成单位是脱氧核苷酸C是经改造后的乙肝病毒D生产过程不需要DNA连接酶和限制性核酸内切酶双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析DNA疫苗的表达产物是抗原蛋白，不是抗体，A错误；DNA疫苗的基本组成单位是脱氧核苷酸，B正确；DNA疫苗的制取过程中，需要使用限制性核酸内切酶切割质粒及目的基因，再使用DNA连接酶使目的基因与质粒连接形成重组DNA分子，不是改造后的乙肝病毒，C、D错误。 答案B双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 学习笔记： 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 易混点1混淆基因工程的“工具”与“工具酶” 点拨基因工程中有3种工具(包括载体)，但工具酶只有2种(限制酶和DNA连接酶)；工具酶的本质为蛋白质，载体的本质为小型DNA分子，但不一定是环状(最常见的载体为质粒，动植物病毒等也可作为载体)。规避规避2个易混点和个易混点和1个易失分点个易失分点双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 易混点2混淆几种常见酶 点拨几种易混淆酶的比较名称名称功能功能应用应用限制限制酶酶特异性地切断特异性地切断DNA链中的磷酸链中的磷酸二酯键二酯键重组重组DNA技术和基技术和基因诊断因诊断DNA连接连接酶酶连接连接DNA片段之间的磷酸二酯片段之间的磷酸二酯键，不需要模板键，不需要模板基因工程基因工程DNA聚合聚合酶酶连接连接DNA片段与单个脱氧核苷片段与单个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，需要一酸之间的磷酸二酯键，需要一条条DNA链作为模板链作为模板DNA复制复制双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练RNA聚聚合酶合酶连接连接RNA片段与单个核糖片段与单个核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，核苷酸之间的磷酸二酯键，也需要模板也需要模板RNA复制和转录复制和转录逆转录逆转录酶酶作用于磷酸二酯键作用于磷酸二酯键以以RNA为模板获得为模板获得DNADNA解解旋酶旋酶使碱基对之间的氢键断裂使碱基对之间的氢键断裂DNA复制复制DNA水水解酶解酶使使DNA分子所有磷酸二酯分子所有磷酸二酯键断裂键断裂用于水解用于水解DNA以确认病毒以确认病毒遗传物质或进行二次对照，遗传物质或进行二次对照，以确认以确认DNA在遗传中的作在遗传中的作用用双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 易 失分点不熟悉标记基因的种类和作用 点拨标记基因的作用在于筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练纠错演练1(2013绍兴调研改编)下列关于重组DNA分子构建的相关叙述，不正确的是()。A需要限制酶和DNA连接酶、运载体等三种工具酶B除质粒外，入噬菌体及动植物病毒也可作为运载体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双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析重组DNA分子是目的基因与载体结合，在此过程中需要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，运载体不属工具酶；重组DNA分子包括启动子、目的基因、终止子和标记基因，其中启动子位于基因首端使转录开始，终止子在目的基因之后。 答案A双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练2(2013金丽衢十二校联考)如图为转基因抗病香蕉的培育过程示意图。其中Pst、Sma、EcoR等为相应限制性内切酶的切点，同时质粒中含有卡那霉素的抗性基因(Kanr)。以下有关培育过程的说法正确的是()。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 A过程为脱分化，细胞数目不变 B过程需要激素支持以及二氧化碳培养箱 C在含抗病基因的DNA和质粒中，均只含有1个Pst限制酶的识别序列 D用含卡那霉素的培养基培养香蕉组织块时，导入普通质粒的组织细胞也能存活双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析脱分化过程细胞数目增多；过程需要激素(如细胞分裂素和生长素)支持，但不需要二氧化碳培养箱；由图示可知，要获得重组质粒，需要同时用Pst 限制酶和EcoR限制酶切割质粒和抗病基因，但不能确定含抗病基因的DNA和质粒只含有一个Pst限制酶识别序列；普通质粒中含卡那霉素抗性基因，所以，导入普通质粒的组织细胞可在含卡那霉素的培养基中存活。 答案D双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练1(2012浙江理综，6)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰。下列操作正确的是()。基因工程的工具及操作程序基因工程的工具及操作程序 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 A提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B B利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B C利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞 D将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析获取目的基因B，可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再经PCR技术扩增，A正确；基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不需使用限制酶，B错误；连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶，C错误；将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，不使用大肠杆菌，D错误。 答案A双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练2(2011四川理综，5)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()。双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 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双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析将多个抗冻基因编码区相连成能表达的新基因，合成的蛋白质为新的蛋白质，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，故选项B正确；过程是利用反转录法合成目的基因，由于没有非编码区和编码区中的内含子，不能用于比目鱼基因组测序；用作运载体的质粒，必须具有标记基因才能便于检测和筛选；应用DNA探针技术，可检测转基因抗冻番茄中目的基因的存在和转录，但不能检测是否成功表达，故选项A、C、D错误。 答案B双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练3(2011浙江理综，6)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基因工程的应用基因工程的应用 双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析将ada通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达，则每个大肠杆菌细胞中至少含有一个重组质粒，且每个质粒(重组质粒)至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，但每个限制性核酸内切酶识别位点只能插入一个ada。插入的ada成功表达，说明每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。故C错误。 答案C双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练4(浙江理综卷)下列关于基因工程的叙述，错误的是()。A目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达双基自主落实双基自主落实核心互动突破核心互动突破高考真题集训高考真题集训限时规范训练限时规范训练 解析目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物。基因工程中常用的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶。大肠杆菌为原核生物，不含有内质网和高尔基体等细胞器，不能对多肽链进行加工，故其合成的胰岛素原无生物活性。载体中的抗性基因为标记基因，其作用是有利于筛选含重组DNA的细胞，但不能促进目的基因的表达。 答案D