专题01 基因工程-2018年高二生物人教选修三导学案

课题专题一基因工程课型

班级学生姓名小组课时 3

课前预习案明确

考点

1.重点掌握：基因工程的原理及技术

2.常考实验步骤

主干

知识

默写

1.基因工程的概念

2.基因表达载体的构建过程

3.蛋白质工程与基因工程区别

4.蛋白质工程的概念

学习过程（课内探究案）

专题一基因工程

一．基因工程的概念

基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过，赋予生物以，创造出。基因工程是在上进行设计和施工的，又叫做。二．基因工程的原理及技术

原理：基因重组

技术：（一）基因工程的基本工具

1.“分子手术刀”——（）

（1）来源：主要是从中分离纯化出来的。

（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个

3.PCR技术扩增目的基因

（1）原理：

（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA 链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。

第二步：

1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。

2.组成：如图A：

（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的，是识别和结合的部位，能驱动基因，最终获得所需的。（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。

（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。

3.基因表达载体的构建过程：

(图A)

第三步、

（1）转化的概念：是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。

3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。

（四）蛋白质工程的概念

蛋白质工程是指以作为基础，通过，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。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）

1．蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质

2．蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。

基本途径：

★蛋白质工程与基因工程区别

蛋白质工程基因工程

实质通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达

结果合成自然界不存在的蛋白质只能生产自然界已存在的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程

专题一基因工程学案参考答案

2. DNA连接酶

(1) ①磷酸二酯键。②大肠杆菌黏性末端两种末端低

(2)单个核苷酸两个DNA片段

3.载体

（1）①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

（2）质粒自我复制能力环状（3）噬菌体的衍生物、动植物病毒

(二)第一步：目的基因的获取

编码蛋白质的结构基因。

①从基因文库中获取；②人工合成（反转录法和化学合成法）；③PCR技术扩增目的基因。

3.（1）DNA双链复制

第二步：基因表达载体的构建

2.目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因

（1）首端 RNA聚合酶转录出mRNA 蛋白质

（四）蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系基因修饰或基因合成

2. 从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱

课后提升题

1．2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是()

A．追踪目的基因在细胞内的复制过程

B．追踪目的基因插入到染色体上的位置

C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布

D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构

答案：C

2．天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是()

A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B

B．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B

C．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞

D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞

解析：此题考查基因工程及其应用的相关知识。获取目的基因B，可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再经PCR技术扩增，A正确；基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不需使用限制酶，B错误；连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶，C错误；将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，不使用大肠杆菌，D错误。

答案：A

3.为提高我国稻米的含铁量，通过农杆菌介导将菜豆的铁结合蛋白基因导入了一个高产粳稻品种中。获得了高含铁量转基因水稻株系，下图为培育过程。请分析并回答问题：

(1)获取重组载体用到的“手术刀”是________________________________________________________________________。

②过程用________法将重组载体导入愈伤组织细胞。

(2)重组载体中的标记基因的作用是________。检测目的基因是否转录，需用________作探针。

(3)图中①③④过程须在________条件下进行，培养基中除加入营养物质外，还需添加植物激素，作用是________。

(4)过程④除了用秋水仙素或低温诱导来处理，还可以采用________技术，该技术常用的诱导剂是________。

答案：(1)限制性核酸内切酶农杆菌转化

(2)检测目的基因是否导入受体细胞同位素标记的铁结合蛋白基因

(3)无菌促进细胞分裂、生长、分化

(4)植物体细胞杂交聚乙二醇

4．下图是利用基因工程方法培育抗虫棉的过程。请回答相关问题：

(((((((((((((((((((((((

(1)从苏云金芽孢杆菌的DNA上获取抗虫基因，需要用到的工具是________，此工具主要是从________生物中分离纯化出来的，它能够识别双链DNA分子的某种特定核