人教版高中生物选修三学案： 第一章 基因工程(学案27)

选修三第一章基因工程（学案27）

学习目标

1．基因工程的诞生(Ⅰ)。

2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。

3.基因工程的应用(Ⅱ)。

4.蛋白质工程(Ⅰ)。

课前探究

1.基因工程的概念

(1)供体：提供。 (2)操作环境：。 (3)操作水平：水平。

(4)原理：。 (5)受体：表达目的基因。 (6)本质：性状在受体体内的表达。

(7)优点：克服的障碍，定向改造生物的。

2.DNA重组技术的基本工具

(1)限制性核酸内切酶(简称： )

①主要是从生物中分离纯化出来的。

②作用：识别特定的并切开特定部位的两个核苷酸之间的。

③结果：产生或平末端。

(2)DNA连接酶

①种类：按来源可分为E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶。

②作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间

的。

③DNA连接酶和限制酶的关系

(3)载体

①种类：、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

②质粒的特点：

2.基因工程的操作过程与应用

1．基因工程的基本操作步骤

(1)获得目的基因

①目的基因：人们所需要的基因。如：人的胰岛素基因、白细胞介素基因、植物的抗病基因等。

②获取方法

(2)形成重组DNA分子

一般用分别切割含有的供体DNA分子和载体DNA(如质粒)，使其产生相同的，然后用将两者连接在一起，形

成。

(3)将重组DNA分子导入受体细胞

①常用的受体细胞：、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。

②导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞应该选择，用处理大肠杆菌，增加其的通透性，使含有目的基因的进入大肠杆菌宿主细胞。

(4)筛选含有目的基因的受体细胞

①筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了。

②筛选方法举例：质粒上有抗生素如四环素的，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，而没有接纳的细胞则不能生长，这样就能筛选出含有的受体细胞。

(5)目的基因的表达：目的基因在中表达，产生人们需要的。3．基因工程的应用

(1)基因工程与遗传育种

①转基因植物：培育优点

②转基因动物

(2)基因工程与疾病治疗

①基因工程药物：如通过大肠杆菌生产胰岛素治疗糖尿病，通过酵母菌生产乙肝疫苗等。

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。

3.蛋白质工程

(1)流程图

写出流程图中字母代表的含义：

A. ，

B. ，

C. ，

D. ，

E. 。

(2)结果：改造了现有蛋白质或制造出。

(3)应用：主要集中应用于对进行改造，改良生物性状。

【课堂探究】

【探究点一】限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶的作用

【典例1】如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )

A.①②③④

B.①②④③

C.①④②③

D.①④③②

【变式训练1】若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌

体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、Eco RⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是( )

A.用Eco RⅠ切割目的基因和P

1噬菌体载体

B.用BglⅡ和Eco RⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

D.用Eco RⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

【拓展提升】1.确定限制酶的种类

(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类

①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择。

②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择。

③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。

(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类

①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的。

②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶

会破坏标记基因；如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。

【探究点二】目的基因的获取及基因表达载体的构建

【典例2】下图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、Eco R Ⅰ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法中正确的是( )

A. 抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来

B.图示中构建基因表达载体时，需用到一种限制性核酸内切酶

C.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列

D. 图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物

【拓展提升】如图为抗虫棉的培育过程，请据图回答下列问题：

(1)该基因工程中的目的基因和载体分别是什么？一般情况下，为什么要用同一种限制酶处理目的基因和载体？

(2)该实例中，采用何种方法导入目的基因？为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上？

(3)该实例中，检测目的基因是否表达常见的方法有哪两种？

【变式训练2】如图表示用化学方法合成目的基因Ⅰ的过程。据图分析，下列叙述正确的是( )

A.过程①需要DNA连接酶

B.过程②需要限制性核酸内切酶

C.目的基因Ⅰ的碱基序列是已知的

D.若某质粒能与目的基因Ⅰ重组，则该质粒和目的基因Ⅰ的碱基序列相同

【探究点三】蛋白质工程概念和过程的辨析

【典例3】现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答下列问题：

(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有__________、______________(写出其中两种)。

(2)图中A、B分别表示____________________________、______________________。

(3)为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行________检测，对受体动物的处理是用____________进行同期发情处理。