基因工程(一轮复习)
高考一轮复习人教版基因工程作业
考点规范练37基因工程一、选择题1.微生物常被用于基因工程中。
下列相关叙述正确的是()A.从耐热的细菌中获取PCR所需的DNA连接酶B.大肠杆菌、酵母菌等是基因工程常用的载体C.作为载体的DNA分子需具有合成抗生素的基因D.常利用土壤农杆菌将目的基因导入植物细胞2.科研人员利用相关技术改变了胰岛素B链的第9位氨基酸,从而避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式。
下列相关叙述错误的是()A.该过程的操作对象是胰岛素分子B.可通过测定DNA序列确定突变是否成功C.对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程D.胰岛素的本质是蛋白质,不宜口服使用3.在基因工程的操作中,为了防止酶切产物自身环化,构建表达载体需用2种限制酶,选择的原则是()①质粒内,每种限制酶只有一个切割位点②目的基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点③酶切后,目的基因形成的两个黏性末端序列不相同④酶切后,质粒形成的两个黏性末端序列相同A.①③B.①④C.②③D.②④二、非选择题4.科学家从某细菌中提取抗盐基因,转入烟草并培育成转基因抗盐烟草。
下图是转基因抗盐烟草的培育过程,含目的基因的DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的切割位点。
请分析回答下列问题。
(1)在该过程中,研究人员首先获取了抗盐基因(目的基因),并采用技术对目的基因进行扩增,该技术需要的条件是、酶、原料、模板,该技术必须用酶;然后构建基因表达载体,基因表达载体中除了具有目的基因、启动子和终止子之外,还需具有。
(2)用图中的质粒和目的基因构建重组质粒,不能使用SmaⅠ酶切割,原因是。
图中①②过程为防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,应选用酶对外源DNA、质粒进行切割。
(3)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功,既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测,又要在个体水平上鉴定,后者的具体过程是。
5.(2019全国Ⅰ卷)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。
回答下列问题。
《基因工程》一轮复习教学设计
《基因工程》一轮复习教学设计教学目标：1.理解基因工程的基本概念和原理；2.掌握基因工程的常用技术方法和应用；3.培养学生对基因工程的分析和应用能力；4.培养学生的科学研究和创新意识。
教学内容：1.基因工程的基本概念和历史背景；2.基因工程的主要技术方法和应用；3.基因工程在农业、医学和环境保护中的应用。
教学过程：一、导入（10分钟）1.利用生物信息学课程中所学的基本知识，引导学生回顾DNA和基因的基本概念。
2.引发学生对于基因工程的兴趣与思考，提出“什么是基因工程？它有什么应用？”二、讲授基因工程的基本概念（20分钟）1.介绍基因工程的定义和历史背景，让学生明确基因工程的意义和重要性。
2.解释基因工程的基本原理，包括DNA的分离、修饰和重组等。
3.引导学生思考基因工程的伦理和社会问题，如转基因食物的安全性等。
三、讲授基因工程的常用技术方法（30分钟）1.介绍PCR技术的原理和应用，让学生理解PCR的作用和意义。
2.介绍限制酶切和DNA连接的原理，让学生掌握限制酶的分类和使用方法。
3. 介绍电泳和Southern blotting技术的原理和应用，让学生了解基因分析的常用方法。
四、讲授基因工程的应用（30分钟）1.介绍基因工程在农业领域的应用，如转基因植物的培育、抗虫基因的导入等。
2.介绍基因工程在医学领域的应用，如基因治疗、药物研发等。
3.介绍基因工程在环境保护中的应用，如生物修复、污水处理等。
五、课堂讨论与总结（20分钟）1.引导学生展开讨论，探讨基因工程的潜在风险和社会影响。
2.总结基因工程的基本概念、技术方法和应用。
3.鼓励学生提出自己的观点和问题，培养学生的科学研究和创新意识。
六、作业布置（10分钟）要求学生选择一个基因工程应用领域，撰写一篇科普文章，包括基本概念、主要技术方法和应用实例等内容。
教学评价方法：1.课堂问答：通过提问学生回答问题，检查学生对基因工程的理解和记忆。
2.课堂讨论：引导学生分组进行讨论，展现学生对基因工程的分析和应用能力。
x3-1基因工程(一轮)
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5 ．采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精
卵，培育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基 因羊的乳汁中。以下有关叙述正确的是 ( )
A．人体细胞中凝血因子基因的全部碱基数目，等于凝血 因子氨基酸数目的6倍 B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组 DNA 分子导入羊的受精卵
提示： 培育转基因植物可选用受精卵或体细胞作受体细
胞。因植物体细胞具有较高的全能性，可通过植物组织培养 获得完整个体。而要培育转基因动物，一般只能选用受精卵 作受体细胞。
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三、基因工程的应用 ①抗虫转基因植物 1．植物基因工程②抗病转基因植物 ③改良植物品质 2．动物基因工程 ①提高动物生长速率 ②改良产品品质 ③用转基因动物生产药物 ④用转基因动物作器官移植的供体
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1．下列关于基因工程的说法中，正确的是
(
)
A．基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的 B．目前基因工程所有的目的基因都是从供体细胞中直接 分离得到的
C．只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因
一定能成功表达
D．基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生物性
原—抗体杂交法检测目的基因是否表达出蛋白质，还可用接种
法进行个体水平的鉴定。
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(3) 用农杆菌转化法导入目的基因时，先将目的基因插入
2023届一轮复习人教版基因工程作业
练案［38］选择性必修3第十单元生物技术与工程第38讲基因工程一、选择题1.质粒是基因工程中最常用的载体，下列关于质粒的叙述，错误的是（B ）A.质粒是具有自我复制能力的双链环状的DNA分子B.质粒存在于细菌拟核之中，与拟核一起控制细菌的生命活动C.作为载体的质粒上有限制酶的切割位点D.作为载体的质粒存在特殊的标记基因［解析］由分析可知，质粒是具有自我复制能力的双链环状的DNA分子，A正确；拟核DNA是细菌的主要遗传物质，包含控制细菌生命活动的遗传信息，没有了它细菌就无法存活、繁殖，质粒DNA是独立于原核细胞拟核DNA之外的遗传物质，使细菌表达一些特殊的性状, 没有了它细菌依然可以正常生活、繁殖，B错误；作为载体的质粒上有限制酶的切割位点，这是质粒作为运载体的条件之一，C正确；作为载体的质粒存在特殊的标记基因，以便对目的基因进行检测，D正确。
2. OsGLOK EcCAT. EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同的酶，研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽（引导合成的蛋白质进入叶绿体）基因连接，构建多基因表达载体（载体中部分序列如下图所示），利用农杆菌转化法转化水稻，在水稻叶绿体内构建了一条新代谢途径，提高了水稻的产量。
下列叙述正确的是（A ）|潮毒索抗性基因卜*$$|反诟口|_M 0sCΔ01那毒索抗性基因卜T-DNA -----注：U＞启动子［终止子咫叶绿体转运肽A.可用抗原一抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量B.四个基因转录时都以DNA的同一条单链为模板C.应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞D.四个基因都在水稻叶绿体内进行转录翻译［解析］可用抗原一抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量，杂交带相对量越多，表明目的基因翻译成的蛋白质含量越高，A正确；由题图可知，在同一个T—DNA中OsGLOl启动子启动转录的方向与其他三个基因的不同，四个基因转录时不都以DNA的同一条单链为模板，B错误；卡那霉素抗性基因不在T-DNA中，而潮霉素抗性基因在T-DNA 中，应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞，C错误；由题意知，利用农杆菌转化法转化水稻，可使目的基因插入到水稻细胞中染色体的DNA上，所以与叶绿体转运肽基因连接的四个基因，在水稻细胞核内进行转录，在核糖体中进行翻译，D错误。
2024届高考一轮复习生物课件(人教版)：基因工程的基本工具和基本操作程序
4.目的基因的检测与鉴定
拓展 提升科学思维
PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各 种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。在 该过程中，引物非常关键，回答下列有关引物的问题： (1)什么是引物？ 提示 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。 (2)PCR技术为什么需要引物？ 提示 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。
拓展 提升科学思维
构建基因表达载体时，需要选择合适的限制酶切割含有目的基因的DNA
片段和载体。
已知限制性内切核酸酶Ⅰ的识别序列和切点是
，限制性内切
核酸酶Ⅱ的识别序列和切点是
，根据图示分析回答下列问题：
(1)请用图示法写出限制性内切核酸酶Ⅰ和限制性内切核酸酶Ⅱ切割后形 成黏性末端的过程。
提示 限制性内切核酸酶Ⅰ： 限制性内切核酸酶Ⅱ：
本质
DNA
DNA
mRNA
mRNA
位置 目的基因上游 目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端
RNA聚合酶识 别和结合的部 功能 位，驱动基因 转录出mRNA
翻译的起始 使转录在所需要
信号(编码氨 的地方停下来
基酸)
翻译的结束信 号(不编码氨 基酸)
3.将目的基因导入受体细胞
生物种类
植物
动物
微生物
常用方法 农杆菌转化法、花__粉__管__通__道__法__ 显微注射法 Ca2＋ 处理法
(6)若一个DNA分子在PCR中经过n轮循环，理论上需要消耗多少个引物？ 第n轮循环需要消耗多少个引物数？ 提示 经过n轮循环需要消耗引物数为(2n＋1－2)个，第n轮循环需要消耗 的引物数为2n个。
基因工程一轮复习优秀课件
PCR技术
PCR技术是一种体外DNA复制方法，通过反复循环的DNA扩增步骤可以迅速 制备大量DNA片段，用于基因工程和基因诊断。
基因工程的历史和发展
1 起源与发展
2 重要里程碑
3 现状与前景
基因工程起源于20世纪 70年代，随着DNA测序、 合成和编辑技术的不断 发展，得以迅速推进。
1980年首次成功构建了 重组DNA分子，1996年 克隆克隆羊多莉，标志 着基因工程迈向了新的 里程碑。
现代基因工程已经广泛 应用于农业、医学和环 境领域，并为未来的生 物科技发展奠定了基础。
DNA的基本结构和作用
DNA是生物体内携带遗传信息的分子，由碱基、磷酸和糖组成，通过碱基配 对和DNA复制维持生物遗传信息的传递。
核酸的生物合成
核酸的生物合成包括DNA复制、转录和翻译等过程，通过这些过程来合成和 表达蛋白质，实现基因的功能。
基因剪切技术
基因剪切技术是通过酶作用将DNA分子切割成特定片段，为后续的基因操作和基因组测序提供必要的材 料。
基因工程一轮复习优秀课 件
基因工程是利用基因技术对生物体进行改造和调控的过程。本课件将全面介 绍基因工程的历史、应用、技术原理和伦理问题，以及在农业、医学和环境基因工程？
基因工程是利用基因技术对生物体进行改造和调控的过程，通过修改和重组 DNA分子来达到改变生物特性的目的。
基因工程的应用范围
农业
转基因作物、抗虫抗病品种 的培育，提高农作物产量和 质量。
医学
基因治疗、基因诊断和药物 研发，促进人类健康和疾病 防治。
环境保护
生物修复和生物资源的高效 利用，减少环境污染和资源 浪费。
基因工程技术的基本原理
基因工程技术的基本原理包括基因剪切、PCR技术、基因克隆和CRISPRCas9等技术，以及这些技术在基因工程中的应用。
基因工程一轮复习
如下图所示，EcoRⅠ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；说明限制酶具有 专一性 。
(2)DNA连接酶 ①作用：将限制酶切割下来的DNA片段 拼接成DNA分子 。 ②类型
常用类型 E·coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
来源 功能
_大__肠__杆__菌___ 只“缝合”_黏__性__末__端___
T4噬菌体 “缝合”_黏__性__末__端__和__平__ __末__端___
结果 恢复被限制酶切开链环状DNA分子
割位点
限制酶切 标记基因
(3)限制性核酸内切酶 Mun Ⅰ和限制性核酸内切酶 EcoR Ⅰ的识
↓
↓
别序列及切割位点分别是
和
。如图
—CAATTG— —GAATTC—
表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切
酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目
的基因载体的质粒是哪一种？并指明理由。
提示 适合的质粒是①。由图可知，质粒②上无标记基因，不适 合作为载体；质粒③和④的标记基因上都有限制性核酸内切酶的 识别位点，使用该酶后将会导致标记基因遭破坏，故均不宜选作 载体。
②其他载体：λ噬菌体衍生物、 动植物病毒 等。 ③载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
(1)基因工程2种工具酶的化学本质分别是什么？运载体的种类有 哪些？ 提示 限制酶、DNA连接酶其化学本质均为蛋白质。运载体的 种类有质粒(常用)、λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
(2)限制酶为何不切割自身DNA? 提示 限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的碱基序 列，并在特定的位点上进行切割；限制酶不切割自身DNA的原 因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
2023届高三生物一轮复习课件：基因工程
或其他数量的核苷酸组成。
6.切割结果：切口有两种：黏性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的_中__轴__线__两__侧__将DNA分子的两条链分别切 开时，产生的是黏__性__末__端____； 当限制酶在它识别序列的_中__轴__线__处__切开时，产生的是_平__末__端_；
EcoRⅠ SmaⅠ
不会对人畜有害的原理？①Bt抗虫蛋白只在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人畜的胃液 呈酸性 ②人畜的肠道细胞没有特异性受体。 一、目的基因的筛选与获取 1.何为目的基因？P76用于改变受体细胞性状和获得预期表达产物的基因，主要指编码蛋白质的基因 库是由mRNA逆转录形成的，只包含真核细胞基因结构中外显子的序列，可在不同物种之间交流；
物细胞 哺乳 不的到溶丝解状。沉淀物、
方案： ①4℃冰箱静置后取 上清液 ②离心后取上清液
2mol/L的 NaCl溶液， 2只试管
二苯胺 沸水浴加热 蓝色
加①体低积温相放等置、几预分冷钟酒的精作（用体？积分数95%）静置，得白色丝状物 提②取搅方拌案时：应轻缓、并沿一个方向的原因？
①抑用制玻核璃酸棒水沿解一酶个的方活向性搅，拌进，而卷抑起制丝D状NA物降，解并；用抑滤制纸DN吸A分取子上面运 动的，水使DNA易形成沉淀析出；低温有利于增加DNA分子柔韧性，
6
●1.基因表达载体的构建目的？ ●2.基因表达载体组成？ ●3.基因表达载体各组成部分的作用？ ●4.转化的概念？ ●5.将目的基因导入受体细胞的方法及适用范围？
7
1.在培养有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是什么？ 2.原理？ 3.采用农杆菌转化法导入目的基因时，为什么目的基因可以整合到染色体的DNA 上? 4.目的基因插入染色体DNA上的目的是什么？ 5.两次拼接、两次导入 6.转基因的植物细胞如何获得最终的新品种？
高三生物一轮复习：第36讲 基因工程
3.将目的基因导入受体细胞 (2)转化方法
生物种类
植物
农杆菌转化法 (常
方法 用)、基因枪法、花粉 管通道法
受体细胞 体细胞、受精卵
动物
显微注射技术
受精卵
微生物 Ca2+处理法 原核细胞
(续表)
生物种类
植物
动物
微生物
转化过程
农杆菌转化法:目的基
Ca2+处理细胞
因插入Ti质粒
回答下列问题: (4)图甲中的Tetr和ampR在运载体上可作为 标记基因 , 用于重组DNA的鉴定 和选择。
[解析] (4)图甲中的Tetr和ampR都是抗性基因,在运载体上可以作为标记基因, 用于重组DNA的鉴定和选择。
◉ 方法归纳
“选择限制酶的技巧
(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PstⅠ。 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SmaⅠ。 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PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这 两种酶的切点)。
[解析] (1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)切割DNA分子后,产生的片段末端 类型有黏性末端和平末端。
1.[2020·四川攀枝花市二模] 根据与基因工程有关的知识,回答下列问题:
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段为AATTC……G
G……GTTAA
,为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可
(4)若质粒运载体用EcoRⅠ切割,为使运载体与目的基因相连,图甲中含有目 的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割, 该酶切割后得到的末端必须具有什么特点?
一轮复习基因工程
1.DNA重组技术的基本工具 2.基因工程的基本操作程序 3.基因工程的应用 4.基因工程的成果与发展前景 5.蛋白质工程的崛起
考向指南
•基因工程是生物工程的主要领域，常与其他技术组合运用 而达到定向改造生物的目的。试题中一般以具体实例对基 因工程的操作过程、基因工程的应用、当今基因工程的新 进展等进行考查，如2010年高考就侧重于基因工程有关知 识的考查。上海卷、江苏卷、全国2卷、广东卷等都有考题 出现。
___氨__苄__青__霉__素___的培养基上进行。
(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是___A__(填字
母代号)。
A．启动子
B．tetR
C．复制原点 D．ampR
(3)过程①可采用的操作方法是___C_____(填字母代号)。
A．农杆菌转化
B．大肠杆菌转化
C．显微注射
D．细胞融合
DNA连接酶----“分子缝合针”
2．(2010·江苏生物，27)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位 点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：
限制酶
BamHⅠ
HindⅢ
EcoRⅠ
SmaⅠ
识别序列及 G↓GATC C A↓AGCT T G↓AATT C CCC↓GGG 切割位点 C CTAG↑G T TCGA↑A C TTAA↑G GGG↑CCC
4．(2010·福建理综，32节选)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的 一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限， 目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红 细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如下图。
请回答： (1)图中①所指的是__P_C_R____技术。 (2)图中②所指的物质是__m_R__N_A__，③所指的 物质是__r_h_E__P_O_。 (4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单 克隆抗体。分泌该单克隆抗体的_杂__交__瘤___细 胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与 小鼠骨髓瘤细胞融合而成。
生物一轮复习练习34基因工程含解析
第1讲基因工程一、单项选择题（每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求）1．如图1表示DNA的基本结构,图2表示染色体DNA的片段,箭头是某种限制酶的识别序列和作用位点，下列相关说法正确的是(A)A．图1中a所示部位即图2中箭头所示部位B．图2所示的DNA片段被限制酶切割后获得的末端形式与图1下端相同C．E·coliDNA连接酶可以将两个图1所示结构连接成为一个DNA片段D．基因工程的载体必须具有图2所示的碱基序列[解析]图2箭头所示的部位表示两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,图1中a部图2箭头所示的部位表示两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，图1中a部位是磷酸二酯键，A正确；图2所示的DNA片段被限制酶切割后，将获得黏性末端，而图1所示的DNA具有的末端是平末端，B错误;E·coliDNA连接酶只可以“缝合”双链DNA片段的黏性末端,图1所示为平末端，C错误；限制酶有多种，基因工程中的载体具有其中一个或几个限制酶识别的序列即可，不必一定含有图2所示的碱基序列，D 错误.2．限制性核酸内切酶MunⅠ和限制性核酸内切酶EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—.如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因.适于作为图示目的基因载体的质粒是（A)［解析]由图可知,质粒B上无标记基因,不适合作为载体;质粒C和D的标记基因上都有限制性核酸内切酶的识别位点。
只有质粒A上既有标记基因，且EcoRⅠ的切割位点不在标记基因上。
3．下列关于蛋白质工程的说法，错误的是（B)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[解析]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。
基因工程一轮复习课件
目录
• 基因工程概述 • 基因工程的基本技术 • 基因工程实验操作流程 • 基因工程伦理与法规 • 基因工程前沿进展与展望 • 复习题与思考题
01
基因工程概述
基因工程的定义
01
基因工程是指通过人工操作，将 外源基因导入到受体细胞中，实 现基因重组和表达的技术。
02
基因工程的核心技术包括基因克 隆、载体构建、基因表达和基因 编辑等。
基因编辑技术包括ZFNs、TALENs和 CRISPR-Cas9等手段，具有高效、精 准和安全等优点。
03
基因工程实验操作流 程
实验准备
实验材料
准备所需的实验材料，如DNA 片段、载体、酶等。
实验设备
检查所需的实验设备，如PCR 仪、电泳仪、离心机等，确保 其正常运行。
实验试剂
配制所需的实验试剂，如缓冲 液、洗涤液等，并确保其质量 和浓度符合要求。
基因工程的发展历程
1970年代
基因工程的萌芽阶段， 科学家开始探索基因重
组技术。
1980年代
基因工程的初步发展阶 段，实现了外源基因在
大肠杆菌中的表达。
1990年代
基因工程的快速发展阶 段，实现了哺乳动物细 胞和植物细胞的基因转
移和表达。
21世纪
基因工程的广泛应用阶 段，涉及医药、农业、
工业和环保等领域。
实验设计
根据实验目的和要求，设计合 理的实验方案和操作步骤。
基因克隆实验
基因片段的获取
通过PCR、酶切等方法获取目的基因片段。
克隆筛选
通过菌落PCR、酶切等方法筛选阳性克隆。
载体构建
将目的基因片段连接到载体上，形成重组 DNA分子。
高三生物一轮复习选择性必修3第三章基因工程知识点梳理
第三章基因工程知识点梳理第一节重组DNA技术的基本工具1.实施基因工程的最终目的：定向改造生物的遗传性状2.DNA酶的作用：断开磷酸二酯键使DNA分子水解为它的基本单位脱氧核苷酸3.限制酶（限制性内切核酸酶）的作用：断开磷酸二酯键使DNA分子水解为DNA分子的片段4.DNA连接酶的作用：能连接两个具有碱基互补配对的DNA片段之间的磷酸二酯键5.DNA聚合酶的作用：能把游离的脱氧核苷酸连接在引物的3，端6.解旋酶的作用：断开DNA两条链之间的氢键7.基因工程的基本工具：（1）分子手术刀—限制性内切核酸酶简称限制酶功能：识别和断开DNA分子的特定核苷酸序列如：EcoR1识别的脱氧核苷酸序列：GAATTC，断开G,A之间的磷酸二之间,形成黏性末端Sma1EcoR1识别的脱氧核苷酸序列：CCCGGG，断开C,G之间的磷酸二之间,形成平末端（2）分子缝合针—DNA连接酶功能：将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子。
DNA连接酶有上千种，可以分为两类，一类是从大肠杆菌中分离得到的E.coliDNA连接酶，只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段。
T4DNA 连接酶既可以缝合黏性末端又可以缝合平末端，但连接平末端的效率相对较低。
（3）分子运输车—基因进入受体细胞的载体外源基因怎样送入细胞? 通常是利用质粒作为载体，将基因送入细胞。
8.质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
在基因工程中使用的载体除了质粒还有噬菌体，动植物病毒等。
9.成为载体的条件：（1）能在细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上随受体DNA同步复制（2）有特殊的标记基因便于重组DNA分子的筛选。
（3）有一个或多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中（4）对受体细胞无害10.DNA的粗提取与鉴定（1）选择富含DNA的生物组织使细胞内容物溶出。
专题1 基因工程(一轮复习)
人干扰素基因、
用限制酶 切断DNA 种子贮藏蛋白基因、
植物抗病基因等。
三、基因工程的基本操作程序
（2）提取目的基因的途径 提取目的基因的途径
从供体细胞的DNA 中直接分离基因
方法：鸟枪法
人工合成基因（真核细胞）
反转录法 根据已知氨基酸 序列合成DNA
三、基因工程的基本操作程序
2、目的基因与运载体结合
思考
（１）质粒上会存在某些标记基因，标记基因有什么用途？ （２）要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内 切酶和几种DNA连接酶处理？
三、基因工程的基本操作程序
1、提取目的基因 (1)目的基因的概念：人们需要的特定基因。
目前被较广泛提取使用的 目的基因有：
苏云金杆菌抗虫基因、
取出DNA 人胰岛素基因、
G C T T A A
A
A T T C G
一、基因工程的基本工具
３、基因的运输工具——运载体
作用：将外源基因送入受体细胞。 能在宿主细胞内复制并稳定地保存 具备的条件
具有多个限制酶切点
具有某些标记基因
种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
使用运载体的目的：用它作为运载工具，将目的基 因送到宿主细胞中去。
2.DNA连接酶 （1）种类：按来源可分为E·coliDNA连接酶和 T4DNA连接酶。 磷酸二酯键 （2）作用：在两个核苷酸之间形成____________以 两段DNA片段 连接______________。
一、基因工程的基本工具
限制酶切割ＤＮＡ分子示意图
思考
G A C T A T T C T A A G 要想获得某 个特定性状的基 因必须要用限制 酶切几个切口？ 可产生几个黏性 末端？ 两个切口，四 个黏性末端。
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(2)限制酶为何不切割自身DNA? 提示 限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的碱基序 列，并在特定的位点上进行切割；限制酶不切割自身DNA的原 因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
(3)限制性核酸内切酶 Mun Ⅰ和限制性核酸内切酶 EcoR Ⅰ的识
↓
↓
别序列及切割位点分别是
如下图所示，EcoRⅠ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；说明限制酶具有 专一性 。
(2)DNA连接酶 ①作用：将限制酶切割下来的DNA片段 拼接成DNA分子 。 ②类型
大肠杆菌 黏性末端
末端
解析 (1)作为运载体必须具备如下特点：①能自主复制，从而 在受体细胞中稳定保存；②含标记基因，以供重组DNA的鉴定 和选择；③具1或多个限制酶切割位点以便外源DNA插入。(2)在 含有氨苄青霉素的培养基上，只有具有Ampr的大肠杆菌才能够 生长。而Ampr位于质粒上，故未被转化的和仅含环状目的基因 的大肠杆菌细胞中无Ampr，故不能在培养基中生长，而仅含有 质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有 Ampr因而能在培养基中生长。目的基因的插入破坏了质粒载体 的Tetr，故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含 有四环素的平板上生长，从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以 区分。(3)噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA，需 借助宿主细胞完成DNA复制。
2.基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的获取 ①目的基因：主要指 编码蛋白质 的基因，也可以是一些具 调控 作用的因子。 基因mRNA反转录 DNA合成仪
(2)基因表达载体的构建——基因工程的核心 ①目的：使目的基因 在受体细胞中稳定存在，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。 ②基因表达载体的组成
黏性末端和平 磷酸二酯键
(3)载体
双链环状DNA分子
割位点
限制酶切 标记基因
②其他载体：λ噬菌体衍生物、 动植物病毒 等。 ③载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
(1)基因工程2种工具酶的化学本质分别是什么？运载体的种类有 哪些？ 提示 限制酶、DNA连接酶其化学本质均为蛋白质。运载体的 种类有质粒(常用)、λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
(1) 质 粒 载 体 作 为 基 因 工 程 的 工 具 ， 应 具 备 的 基 本 条 件 有 ________(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基 本条件外，还需具有启动子和终止子。
(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠 杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分 的，其原因是______________；并且________和________的细胞 也是不能区分的，其原因是_____________。在上述筛选的基础 上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落， 还需使用含有________的固体培养基。 (3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复 制所需的原料来自于____________________________________。
和
。如图
—CAATTG— —GAATTC—
表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切
酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目
的基因载体的质粒是哪一种？并指明理由。
提示 适合的质粒是①。由图可知，质粒②上无标记基因，不适 合作为载体；质粒③和④的标记基因上都有限制性核酸内切酶的 识别位点，使用该酶后将会导致标记基因遭破坏，故均不宜选作 载体。
基因工程
[最新考纲] 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)。 5.实验：DNA的粗提取与鉴定。
考点一 基因工程的基本工具及操作过程
1.基因工程的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(限制酶) ①来源：主要从 原核 生物中分离纯化而来。 ②作用：识别 特定的核苷酸序列 并切开特定部位的两个核 苷酸之间的 磷酸二酯键。 ③结果：产生 黏性末端 或平末端。
RNA聚合酶
转录
目的基因
转录
③构建过程
ห้องสมุดไป่ตู้
同种限制酶
DNA连接
(3)将目的基因导入受体细胞 受体细胞种类不同，导入方法不同
农杆菌转化法
显微注射法 受精卵
转化法
(4)目的基因的检测与鉴定
1.下列物质或过程哪一项不影响磷酸二酯键数目变化？请逐项分 析说明。
①RNA聚合酶、逆转录酶、Taq酶 ②DNA聚合酶、DNA连接 酶、DNA酶 ③遗传信合酶、逆转录酶和Taq酶的作用都会导致磷 酸二酯键的数量增加，DNA聚合酶和DNA连接酶的作用都会 导致磷酸二酯键的数量增加，而DNA酶的作用会导致磷酸二酯 键的数量减小，遗传信息的翻译会增加肽键的数目，PCR中 DNA解链会减少氢键的数目，这两个过酯键数目增加，基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失 和替换，其中增添和缺失会导致磷酸二酯键数目改变。
3.(教材P6“旁栏思考题”解答)想一想，具备什么条件才能充当 “分子运输车”？ 提示 能自我复制、有一个或多个切割位点、有标记基因及对 受体细胞无害等。
1.(2016·全国课标卷Ⅰ，40)某一质粒载体如图所示，外源DNA 插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青 霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体 用BamH Ⅰ酶切后，与用BamH Ⅰ酶切获得的目的基因混合， 加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠 杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大 肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含 有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：
2.(教材P4“寻根问底”改编)根据你所掌握的知识，你能分析出 限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？ 提示 原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物 在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来 病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源 DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身 的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA使 之失效，从而达到保护自身的目的。