2020版高考生物一轮复习生物技术与工程第3讲基因工程教学案新人教版

第3讲 基因工程

[考纲展示] 1.基因工程的诞生(Ⅰ) 2.基因工程的原理及技术(含PCR 技术)(Ⅱ) 3.基因工程的应用(Ⅱ) 4.蛋白质工程(Ⅰ)

考点一| 基因工程的基本工具

1．基因工程的概念

(1)概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外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)优点 ①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 ②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。

2．基因工程的基本工具

(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)。 ①来源：主要来自原核生物。 ②特点：具有专一性，表现在两个方面：

识别——双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列。

切割——特定核苷酸序列中的特定位点。 ③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 ④结果：产生黏性末端或平末端。

(2)DNA 连接酶

①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

②质粒的特点⎩⎪⎨⎪⎧ 能自我复制有一个至多个限制酶的切割位点

有特殊的标记基因

③运载体的作用：携带外源DNA 片段进入受体细胞。

[思考回答]

1．(1)原核生物中限制酶为什么不切割自身的DNA?

提示：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰等。

(2)图甲表示Eco R Ⅰ限制酶及DNA连接酶的作用示意图，图乙表示SmaⅠ限制酶的作用示意图。请据图回答问题：

①请写出Eco R Ⅰ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的碱基序列以及切割位点。

提示：Eco R Ⅰ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。

②限制酶和DNA连接酶的作用部位相同吗？DNA连接酶起作用时，是否需要模板？

提示：相同，都是磷酸二酯键。不需要模板。

1．基因工程技术使用限制酶需注意的四个问题

(1)获取目的基因和切割载体时，经常使用同一种限制酶(也可使用能切出相同末端的不同限制酶)，目的是产生相同的黏性末端或平末端。

(2)获取一个目的基因需限制酶切割两次，共产生4个黏性末端或平末端。

(3)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)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。

2．载体上标记基因的作用

载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如图所示：