【大纲版】2012高考生物《金版新学案》一轮复习课件选修第三章遗传与基因工程3

[深化认识] 1．原理：不同生物DNA的组成单位和空间结 构相同，所有生物共用一套遗传密码。 2．操作步骤
[思维拓展] (1) 切取目的基因和运载体一般使用同一种限 制性内切酶，才能够获得相同的黏性末端。 (2) 人工合成法获得的目的基因，只具有原目 的基因的外显子部分。真核生物的目的基因一 般通过人工合成的方法得到。 (3) 基因工程基本操作的四个步骤中，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配对。 (4)限制性内切酶和 DNA连接酶都作用于磷酸 二酯键，限制性内切酶是把磷酸二酯键切开， DNA连接酶是使磷酸二酯键形成。
将DNA分子切成DNA片段， 相同黏性末端之间形 产生黏性末端 成磷酸二酯键
提取目的基因，切割质粒等 运载体 构建重组DNA分子
(2)基因的运输工具——运载体 ①条件 a．能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 b．具有多个限制酶切点，以便与外源基因连 接。 c．具有某些标记基因，便于进行筛选。 ②作用 a．作为运载工具将外源基因转移到宿主细胞 中。 b．利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量 复制。
解析： 由图示可知，该限制酶识别的碱基 序列是GAATTC，切点在G和A之间；要获得重 组DNA分子，必须用同一种限制酶切割运载体， 得到相同的黏性末端，将目的基因与运载体 “缝合”起来的是DNA连接酶，而不是DNA聚 合酶。限制酶切割的是同一条链上相邻脱氧核 苷酸之间的磷酸二酯键。 答案： C
[考题呈现] (2010· 浙江理综 ) 在用基因工程技术构 建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错 误的是( ) A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的 核酸 B．用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基 因和载体 C．将重组 DNA 分子导入烟草原生质体 D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
4．基因治疗是运用基因工程技术把有缺陷的 基因切除，达到治疗疾病的目的( ) 5．转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测 棉花对抗生素的抗性来确定( ) 提示： 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.×
一、基因工程的概念 概念：基因工程又叫做基因拼接技术或 DNA重组技术。是指在生物体外，通过对DNA 分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的 转录和翻译 基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞 定向 内进行 ，使重组基因在受体细胞内 表达，产生出人类所需要的基因产物，可实现 对生物性状的 改造。
2 ．常选用细菌作为受体细胞是因为细菌繁 殖快。
[考题呈现] (2010·全国卷Ⅱ)下列叙述符合基因工 程概念的是( ) A．B 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
[解题思路] 限制性核酸内切酶用于提取目的 基因和切割载体，烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA ，不能用限制性核酸内切酶切割， A 项错 误；DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的 目的基因和载体， B 项正确；受体细胞可以是 受精卵和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生 质体， C 项正确；目的基因为抗除草剂基因， 所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草 剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛 选转基因细胞，D项正确。
[思维拓展] (1) 从 DNA 上切下某个基因，应切 2 个切口， 产生4个黏性末端。 (2) 质粒存在于许多细菌、酵母菌等微生物细 胞中，是小型环状DNA分子。其上一般含有几 个到几百个基因，控制着其抗药性、固氮、抗 生素生成等性状。质粒能在宿主细胞中友好地 借居，质粒的复制能在宿主细胞内完成。
请根据下面实验原理和材料用具，设计实验 选择运载体——质粒，探究质粒的抗菌素基因所 合成的抗菌素类别。 实验原理：作为运载体的质粒，须有标记基 因，这一标记基因是抗菌素抗性基因。故凡有 抗菌素抗性的细菌，其质粒才可能用作运载体。 材料用具：青霉素、四环素的 10 万单位溶液、 菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒 精灯、接种环、一次性注射器、蒸馏水、恒温 箱。 方法步骤： 第一步：取三个含细菌培养基的培养皿并标
C．培养胚胎干细胞的培养基中，所加入的动 物血清也是植物组织培养必需成分 D．培育转基因猪需利用到转基因技术、动物 细胞培养技术、核移植技术 解析： 限制性内切酶不作用于氢键，而是 作用于磷酸二酯键；植物组织培养中不加动物 血清，需加入必需的矿质元素、植物激素等； 题中并未涉及核移植技术。 答案： B
解析： A过程中重组质粒的构建需要限制性 内切酶和 DNA 连接酶； B过程中需加入卡那霉 素进行筛选，选出含重组质粒的土壤农杆菌； 培养基中除加入营养物质、琼脂和激素外，还 应加入蔗糖、维生素等物质；可以用放射性同 位素 ( 或荧光分子 ) 标记的抗虫基因作为探针进 行分子水平的检测或用虫感染植株进行个体水 平的检测。 答案： B
[自主解答] __B__ [ 解题思路 ] 基因工程是在生物体外， 通过 对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对 生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受 体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细 胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。所 以B为基因工程，而A为动物细胞工程，C为诱 变育种，D无人为因素不属于基因工程。
第三节
基因工程简介
□ 判断下列说法是否正确 1 ． (2010· 全国卷Ⅱ， 5 ， 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( ) 2．(2010·江苏，18，B)转抗虫基因的植物， 不会导致昆虫群体抗性基因频率增加( ) 3 ． (2010· 浙江理综， 2 ， A) 用限制性核酸内 切酶切割烟草花叶病毒的核酸( )
限制酶 ②具有多个 切点，以便与外源基因连 接。 标记基因 ③具有某些 ，便于进行筛选。 (2)作用 目的基因 ①作为运载工具将 转移到宿主细 胞中。 质粒 ②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量 复制。 (3)常用的运载体： 、噬菌体和动 植物病毒等。
1．DNA连接酶是把DNA片段形成磷酸二 酯键连接起来， DNA 聚合酶是把单个的脱 氧核苷酸形成磷酸二酯键连接成 DNA 片段。
[深化认识] 1．基因工程的概念
要点 别名 操作环境 内容 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外
பைடு நூலகம்操作水平
基本过程 目的
DNA分子水平
剪切→拼接→导入→表达 定向改造生物的遗传特性获得人类 所需的基因产物
2.基因操作的工具 (1)基因操作的工具酶
限制性内切酶 作用特性 作用结果 应用 识别特定的核苷酸序列，并 切割特定的位点 DNA连接酶 作用于两条具有相同 黏性末端的DNA分子
[梦想考场] 1．(2011·哈尔滨模拟)如图表示限制性内切酶 切割某DNA分子的过 程，下列有关叙述，不 正确的是( )
A．该限制酶能识别的碱基序列是GAATTC， 切点在G和A之间 B．用此酶切割含有目的基因的片段时，必须 用相应的限制酶切割运载体，以产生与目的基 因相同的黏性末端 C．要把目的基因与运载体“缝合”起来，要 用到基因工程的另一个工具——DNA聚合酶 D ．限制酶切割 DNA 分子时，是破坏了同一 条链上相邻脱氧核苷酸之间的化学键而不是两 条链上互补配对的碱基之间的氢键
[理论指导] 验证或探究质粒上的抗性基因 方法：将重组后的质粒导入受体细胞，分别 放在含青霉素、四环素的培养基上培养，观察 成活情况。 现象结论：①都成活 —— 两种标记基因都有； ②只有一个培养基上成活——只有其中一种，抗 青霉素基因或抗四环素基因；③都不成活——都 不存在。
[针对训练] 1 ． (2011· 广西梧州一模 )ω － 3 脂肪酸是深海 “鱼油”的主要成分，它对风湿性关节炎以及 糖尿病等有很好的预防和辅助治疗作用。科学 家从一种线虫中提取出相应基因，然后将该基 因导入猪胚胎干细胞，以期得到富含ω－3脂肪 酸的转基因猪。下列相关叙述正确的是( ) A．从线虫中提取目的基因需要特定的限制性 内切酶，此酶作用于氢键 B ．构建重组 DNA 时，常用的运载体是质粒， 受体细胞可以是胚胎干细胞，也可以是受精卵
第二步：将接种环在酒精灯上燃烧用来灭菌， 并在酒精灯火焰旁取种，然后对三个培养皿接 种。 第三步：培养。将接种后的三个培养皿放入37 ℃的恒温箱中培养24 h。 预期结果分析： ①设置1号的目的是________，出现的现象是 _________________________________________ ______________________。 ②若3号不存活，1、2号存活则 _________________________________________ _____________________。 ③若2号不存活，1、3号存活则
2．1978年美国科学家利用基因工程技术，将 人类胰岛素基因拼接到大肠杆菌的 DNA分子中， 然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人类的胰 岛 素，操作过程如下图所示：
(1) 在上述基因操作中，由① → ②过程所用的 基因“剪刀”是 __________________ ；由③ → ④过程的实现是通过与①→②过程相同的 ________________ 切割的结果；由④ → ⑤过程 需要________连成重组DNA分子；由⑥→⑦过 程是通过细胞的____________实现的。 (2)不同生物间基因可以“移植”成功的基础 是DNA的______结构。大肠杆菌可以生产出人 类的胰岛素，说明它们和人类利用一套 ________，大肠杆菌合成人胰岛素的过程可以 表示为 ________________________________________ ____________。
[梦想考场] 2．(2011·江西重点联考)在培育转基因植物的 研究中，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和组织才 能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫 棉的技术流程。请据图回答，叙述正确的是 ( )
①A 过 程 需 要 的 酶 主 要 有 限 制 性 内 切 酶 和 DNA 连接酶 ② B 过程需要加入卡那霉素进行 选择培养 ③ C 过程为脱分化过程，培养基中 只需加入营养物质、琼脂和激素 ④ D 过程可 以用放射性同位素 ( 或荧光分子 ) 标记的抗虫基 因作为探针进行分子水平的检测 ⑤ D 过程可 以用虫感染植株进行个体水平的检测 A ． ① ② ③ ④ ⑤ B．①②④⑤ C．③④⑤ D．①③④⑤
解析： 生产基因工程药品是基因工程的一 个重要应用。重组质粒导入操作完成后，需根 据质粒所带有的抗性基因对受体细胞进行筛选， 质粒对抗生素的抗性类型可以通过实验加以分 析。 答案： (1) 限制性内切酶 限制性内切酶 DNA 连接酶 有丝分裂 (2) 双螺旋 密码子 DNA( 基因 )mRNA 蛋白质 (3)①对照 细菌正 常生长 ②细菌质粒上无抗四环素的基因，有 抗青霉素的基因 ③细菌质粒上无抗青霉素的 基因，有抗四环素的基因
二、基因操作的工具 微生物 ：主要存 1．基因的“剪刀”——限制性内切酶 在于 中。 脱氧核苷酸序列 (1)作用：识别特定的 ，并能 在特定的切点上切割DNA分子。 (2)特点：具有特异性。 2．基因的“针线 ”——DNA连接酶 不同来源的DNA分子的黏性末端 作用：是将两个 连接 起来。 3．基因的运载工具——运载体 复制并稳定地 (1)条件
三、基因操作的基本步骤 1．提取目的基因 鸟枪法 (1)直接分离法：最常用的方法是
。
同一种 2．目的基因与运载体结合：对质粒和目的基 黏性末端 因必须用 限制酶切割，使其产生相同 DNA连接酶 的 重组DNA分子 再加入 形成 。
3．将目的基因导入受体细胞 细菌或病毒 途径：借鉴 侵染细胞途径。 常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤 农杆菌、动植物细胞等。 4．目的基因的表达和检测 某种抗性 检测方法：常用是否具有 来 判 断 表现目的基因控制的性状 是否获得了目的基因。 表达：受体细胞 ，才能说 明目的基因完成了表达。