【金版新学案】高考生物总复习 专题1 基因工程配套课件 新人教版选修3

A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶 B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶 C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶 D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶 答案： C
DNA连接酶连接的是DNA片段，恢复被限制酶切 开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA聚合酶是在DNA复 制时连接脱氧核苷酸的酶。
三、基因工程的基本操作程序
1．获取目的基因，常用的方法有从基因中获取，利用PCR 扩增；化学方法人工合成。
2．基因表达载体的构建 基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有 启动子、
解析： 本题考查蛋白质工程的相关知识，深入理解蛋白 质工程的概念是正确解答本题的关键。由于基因的结构决定蛋 白质的结构，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还 必须通过改造基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操 作。
答案： B
基因工程的操作步骤 (2011·四川理综卷)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( )
答案： B
1.下图是获得抗虫棉的技术流程示意图。卡那霉素 抗性基因(kanR)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细 胞才能在卡那霉素培养基上生长。下列叙述正确的是( )
A．构建重组质粒过程中需要限制性内切酶和DNA连接酶 B．愈伤组织的分化产生了不同基因型的植株 C．卡那霉素抗性基因(kanR)中有该过程所利用的限制性内 切酶的识别位点 D．抗虫棉有性生殖后代能保持抗虫性状的稳定遗传
A．过程①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②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
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①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。
(条件) ②在特定位点
上切割
常用 EcoRⅠ限制酶 类型 SmaⅠ限制酶
①E·coli DNA连接 酶只连接黏性末端 ②T4DNA连接酶连 接黏性末端和平末 端
E·coli DNA连接酶 T4DNA连接酶
①能在宿主细胞 内稳定存在并大 量复制 ②有多个限制酶 切割位点 ③具有特殊的标 记基因
质粒、噬菌体、 动植物病毒
合成新的DNA分子
下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是( ) A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连 接 B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息 的转录 C．一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种 目的基因 D．胰蛋白酶能作用于离体的动物组织，使其分散成单个细 胞
终止子和 标记基因
等。
(1) 启 动 子 ： 是 一 段 有 特 殊 结 构 的 DNA 片 段 ， 位 于 基 因 首 端，是 RNA聚合酶 识别和结合的部位。
(2)标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有 目的基因 ， 从而将含 目的基因 的细胞筛选出来。
3．将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入植物细胞采用最多的是农杆菌转化法，还 有 基因枪法、花粉管通道法 等；将目的基因导入动物细 胞最常采用的方法是 显微注射技术 ； 将 目 的 基 因 导 入 微 生物细胞常应用大肠杆菌为受体细胞。 4．目的基因的检测与鉴定 首 先 ， 要 检 测 转 基 因 生 物 染 色 体 DNA 上 是 否 插 入 了 目的基因 ，其次，还需要检测是否 转录出mRNA ， 最 后，检测 目的基因是否翻译出蛋白质 。
A．步骤①所代表的过程是逆转录 B．步骤②需使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶 C．步骤③可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到 常态 D．检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康 复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验
解析： 由图可知，步骤①所代表的过程是逆转录：步骤 ②需使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶；步骤③可用CaCl2处 理大肠杆菌，使其从常态转化为感受态细胞；检验Q蛋白的免疫 反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗 体特异性反应实验。
解析： 质粒与目的基因结合时需要用同一种限制性内切 酶切割，切出的黏性末端相同，可用DNA连接酶连接；愈伤组 织由相同的细胞分裂形成，分化后产生相同基因型的植株；卡 那霉素抗性基因作为标记基因不能有限制性内切酶的切割位 点，标记基因被切断后就不能再表达，从而失去作用，抗虫棉 为杂合子，其有性生殖后代可能会发生性状分离，抗虫性状不 一定能稳定遗传。
获取目的基因→构建基因 表达载体→将目的基因导 入受体细胞→目的基因的 检测与鉴定
定向改造生物的遗传特 性，以获得人类所需的生 物类型或生物产品
结 果
生产自然界没有的蛋白质
一般是生产自然界已有的 蛋白质
蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代 联系 基因工程。对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，
(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是DNA一条链中相邻 核苷酸间的磷酸二酯键，只是一个切断，一个连接。
(2)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是 产生相同的黏性末端。
1．下列有关基因工程叙述错误的是( ) A．最常用的载体是大肠杆菌的质粒 B．工具酶主要有限制性核酸内切酶和DNA连接酶 C．该技术人为地增加了生物变异的范围，实现种间遗传物 质的交换 D．基本原理是DNA具有双螺旋结构以及遗传信息传递和 表达方式相同
一、基因工程 1．概念：指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外 DNA重组 和 转基因 等 技 术 ， 赋 予 生 物 以 新 的 遗 传 特 性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 2．其操作水平在 DNA分子水平 上进行设计和施工。 3．操作环境是在 生物体外 。
二、基因工程的基本工具 1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀” (1)作用特点：能够识别DNA分子 特定核苷酸序列 使特定部位的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键 断开。 (2)作用结果：产生 黏性末端 或 平末端 。 2．DNA连接酶——“分子缝合针” (1)作用：将 DNA片段 拼接成新的DNA分子。
答案： C
1．概念：是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的 关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行 改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需 求。
2．蛋白质工程与基因工程比较
项目
蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功能→设计预
过 期的蛋白质结构→推测应 程 有的氨基酸序列→找到对 区 应的脱氧核苷酸序列 别 实 定向改造或生产人类所需 质 蛋白质
答案： A
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
DNA连接酶
DNA聚合酶
作用实质 是否需模板 连接DNA链
作用过程
作用结果
都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
不需要
需要
双链
单链
将单个脱氧核苷酸加到 在两个DNA片段之间 已存在的核酸片段的3′
形成磷酸二酯键 端的羟基上，形成磷酸 二酯键
将两个DNA片段连接 成重组DNA分子
作用 结果
载体，形成黏性
末端或平末端
断开特定部位两
作用 实质
核苷酸间的磷酸
二酯键
DNA连接酶
载体
连接DNA片 段，形成重 组DNA 使两DNA片 段之间形成 磷酸二酯键
携带目的基因进入受 体细胞
通过质粒、病毒感染 等特性将目的基因携 带至受体细胞中
限制酶
DNA连接酶
载体
①识别特定的
作用 特点
核苷酸序列
，并
(2)种类TE4·cDolNi DA连NA接连酶接：酶既：能只连能接连接黏性黏末性端末端，又能连接 平末端
3．基因运载体——“分子运输车” (1)作用：将 外源基因 送入受体细胞中。 (2)载体的种类： 质粒 、噬菌体的衍生物、动植物病毒。 (3)载体的特点 ①能够在细胞内 自我复制 。 ②具有一个或多个 限制酶切割位点 ， 便 于 供 外 源 DNA 片 段插入其中。 ③具有特殊的 标记基因 ，供重组DNA的鉴定和选择。
(3)PCR技术扩增目的基因 ①原理：DNA的复制。 ②过程：加热至90～95 ℃DNA解旋→冷却到55～60 ℃，引 物结合到互补DNA链→加热至70～75 ℃，热稳定DNA聚合酶从 引物起始互补链的合成。
2．基因表达载体的构建 (1)基因表达载体的组成：启动子、目的基因、终止子以及 标记基因等。
解析： 基因工程的基本原理是基因重组，不同生物的DNA 具有相同的结构以及遗传信息传递和表达方式相同是基因工程 赖以完成的基础；基因工程中的工具酶是限制性内切酶和DNA 连接酶，最常用的载体是大肠杆菌质粒。该技术可克服生殖隔 离现象，实现种间遗传物质交换，按照人的意愿使生物发生变 异。
答案： D真核基因主要是人工合成，常用方法有反转录法和化学 合成法。
必须通过基因修饰或基因合成实现
3．下列关于蛋白质工程的说法，错误的是( ) A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符 合人类需要 B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操 作，定向改变分子的结构 C．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子 D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工 程
(2)基因表达载体的构建方法
3．将目的基因导入受体细胞
生物种类
植物细胞
农杆菌转化法、基
常用方法 因枪法、花粉管通
道法
受体细胞 体细胞
动物细胞 微生物细胞
显微注射技 Ca2＋处理
术
法
受精卵
原核细胞
4.目的基因的检测和表达
类型 步骤
检测内容
方法
结果
第一步
分子 检测

第二步
第三步
目的基因是否进 DNA分子杂交
入受体细胞
(DNA和DNA之间)
目的基因是否转 分子杂交技术
录出信使RNA (DNA和RNA之间)
目的基因是否翻 抗原—抗体杂交方
译出蛋白质
法
是否 成功 显示 出杂 交带
包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及 检测 抗性的程度；基因工程产品与天然产品的活性比较，
以确定功能是否相同等
(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，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。
(2)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定 和表达的过程，称为转化。 转化的实质是目的基因整合到受体 细胞染色体基因组中。
(3)用微生物作受体细胞的主要原因是因为它个体微小，代 谢旺盛，繁殖速度快，获得目的基因产物多。
2．某研究小组为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展了前 期研究工作。其简要的操作流程如下图。下列有关叙述错误的 是( )
解析：
选项 正误
判断理由
A
√
DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与 脱氧核糖形成磷酸二酯键
B
√
RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催 化DNA转录出mRNA
C
×
一种DNA限制酶只能识别特定的核苷酸序 列，切割出一种目的基因
D
√
胰蛋白酶能水解离体动物组织间的胶原蛋 白，使其分散成单个细胞
答案： C
2.下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别 表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是( )
四、基因工程的应用 1．动物、植物基因工程的成果 2．基因工程药物：利用转基因工程菌，已生产出细胞因 子、抗体、疫苗、激素等。 3．基因治疗 (1)概念：把 正常基因 导入病人体内，使该基因的表达 产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 (2)方法：分为体外基因治疗法和体内基因治疗法。
限制酶
切割目的基因和
专题1 基因工程
判断下列说法是否正确： 1．(2010·浙江理综卷，2·D)用含除草剂的培养基筛选转基 因烟草细胞( √ ) 2．(2011·四川理综卷，5·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( × ) 3．PCR扩增中必须有解旋酶才能解开双链DNA( × ) 4．基因表达载体的组成有目的基因、标记基因就可以了 (× )