高考生物 专题1 基因工程 新人教版选修3
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选修三 现代生物科技专题
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专题一 基因工程
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说考纲—分析考情明考向
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说基础
课前预习读教材
SHUO JI CHU 基/础/梳/理
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一、基因工程的概念及基本工具 1．概念：又叫做 基因拼接 技术或 DNA 重组 技术，是按照 人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以 修饰改造 ， 然后放到另一种生物的细胞里， 定向 地改造生物的遗传性状。
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跟踪训练 2 浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现，一 种植物激素——油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。 用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因(如 P450 基因和红 霉素抗性基因)表达和酶活性都得到提高，在这些基因“指导”下 合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物 质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操 作，请回答：
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(2)蛋白质工程的改造对象：改造蛋白质的 结构 ，本质上是 改造控制该蛋白质合成的 基因 的结构。
(3)蛋白质工程的产物：产生新的 蛋白质 。
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说考点
拓展延伸串知识
SHUO KAO DIAN知/识/整/合
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一 基因工程的基本工具 1．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1)存在：主要存在于原核生能在特 定的位点上切割 DNA。 (3)切割后末端的种类：DNA 分子经限制酶切割产生的 DNA 片 段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端(如图所示)。当限制 酶在它的识别序列的中轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时，产 生的是黏性末端，而当限制酶在它的识别序列的中轴线处切开时， 产生的是平末端。
答案：C
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二 基因工程的基本操作程序术扩增目的基因：利用 DNA 复制的原理在体 外特异性的复制某 DNA 片段以获得呈指数方式增加的目的基因。
(3)人工合成法：通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
(3)导入重组质粒 2 以后，往往还需要进行检测和筛选，可用 ________制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入 ________可将含有目的基因的细胞筛选出来。
(4)请你为该课题命名：________________。
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解析：进行基因工程操作时，首先要获取 基因或 PCR 合成等。在构建基因表达载体的过程中，用到的工具 酶有限制酶和 DNA 连接酶。图中的受体是细菌细胞，故用转化法 导入基因表达载体，导入后，需检验和筛选。从图中可以看出，最 终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能 力。
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2．基因表达载体构建 (1)基因表达载体的组成，如图所示。 (2)基因表达载体的构建方法。
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3．将目的基因导入受体细胞
4.目的基因的检测与鉴定
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特别提醒
(1)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终 止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。
(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞) 没有碱基互补配对现象，第一步存在逆转录法获得 DNA，第二步 存在黏性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。
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跟踪训练 1 2015·衡水模拟下表关于基因工程中某些操作的 名词与其对应的内容的组合中，正确的是( )
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解析：基因工程中的供体是提供目的基因的生物，受体是接受 目的基因的生物，常用遗传物质少、繁殖快、单细胞的原核生物(如 大肠杆菌等)作为受体。实现基因工程中有关基因精确操作过程的 工具有切割 DNA 的工具(“分子手术刀”)——限制性核酸内切酶、 DNA 片段的连接工具(“分子缝合针”)——DNA 连接酶和基因转 移工具(“分子运输车”)——基因进入受体细胞的载体，常用的载 体有细菌的质粒、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒，其中，质粒是 最常用的载体。
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四、蛋白质工程 蛋白质工程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需求。也 就是说，蛋白质工程是在 基因工程 的基础上，延伸出来的第二代 基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。 (1)蛋白质工程的基础： 蛋白质分子 的结构规律及其与生物 功能的关系。
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2．“分子缝合针”——DNA 连接酶
种类
E. coli DNA 连接酶
T4DNA 连接酶
来源
大肠杆菌
T4 噬菌体
只能将双链 DNA 片段互 能缝合黏性末端和平
功能特
补的黏性末端之间的磷酸 末端，但连接平末端
性
二酯键连接起来
之间的效率较低
相同点
都缝合磷酸二酯键，如图：
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3.“分子运输车”——载体 (1)载体具备的条件：能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制； 具有多个限制酶切点，供外源 DNA 插入；具有标记基因，以便进 行筛选。 (2)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独 立于细菌拟核 DNA 之外，并具有自我复制能力的双链环状 DNA 分子。其他载体还有噬菌体的衍生物、动植物病毒。
精的基因或 PCR 合成(任选其中两项即可) TaqDNA 聚合酶 限制酶和 DNA 连接酶
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(1)获得油菜素内酯合成酶基因的方法有__________________。 步 骤 ① 用 PCR 技 术 扩 增 基 因 时 用 到 的 耐 高 温 酶 通 常 是 指 ________；步骤②用到的酶有________________。
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(2)图中导入重组质粒的方法是________，在导入之前应用一定 浓度的________处理受体细菌。
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一、基因工程的概念及基本工具 1．概念：又叫做 基因拼接 技术或 DNA 重组 技术，是按照 人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以 修饰改造 ， 然后放到另一种生物的细胞里， 定向 地改造生物的遗传性状。
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跟踪训练 2 浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现，一 种植物激素——油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。 用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因(如 P450 基因和红 霉素抗性基因)表达和酶活性都得到提高，在这些基因“指导”下 合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物 质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操 作，请回答：
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(2)蛋白质工程的改造对象：改造蛋白质的 结构 ，本质上是 改造控制该蛋白质合成的 基因 的结构。
(3)蛋白质工程的产物：产生新的 蛋白质 。
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一 基因工程的基本工具 1．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1)存在：主要存在于原核生能在特 定的位点上切割 DNA。 (3)切割后末端的种类：DNA 分子经限制酶切割产生的 DNA 片 段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端(如图所示)。当限制 酶在它的识别序列的中轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时，产 生的是黏性末端，而当限制酶在它的识别序列的中轴线处切开时， 产生的是平末端。
答案：C
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二 基因工程的基本操作程序术扩增目的基因：利用 DNA 复制的原理在体 外特异性的复制某 DNA 片段以获得呈指数方式增加的目的基因。
(3)人工合成法：通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
(3)导入重组质粒 2 以后，往往还需要进行检测和筛选，可用 ________制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入 ________可将含有目的基因的细胞筛选出来。
(4)请你为该课题命名：________________。
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解析：进行基因工程操作时，首先要获取 基因或 PCR 合成等。在构建基因表达载体的过程中，用到的工具 酶有限制酶和 DNA 连接酶。图中的受体是细菌细胞，故用转化法 导入基因表达载体，导入后，需检验和筛选。从图中可以看出，最 终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能 力。
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2．基因表达载体构建 (1)基因表达载体的组成，如图所示。 (2)基因表达载体的构建方法。
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3．将目的基因导入受体细胞
4.目的基因的检测与鉴定
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(1)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终 止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。
(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞) 没有碱基互补配对现象，第一步存在逆转录法获得 DNA，第二步 存在黏性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。
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跟踪训练 1 2015·衡水模拟下表关于基因工程中某些操作的 名词与其对应的内容的组合中，正确的是( )
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解析：基因工程中的供体是提供目的基因的生物，受体是接受 目的基因的生物，常用遗传物质少、繁殖快、单细胞的原核生物(如 大肠杆菌等)作为受体。实现基因工程中有关基因精确操作过程的 工具有切割 DNA 的工具(“分子手术刀”)——限制性核酸内切酶、 DNA 片段的连接工具(“分子缝合针”)——DNA 连接酶和基因转 移工具(“分子运输车”)——基因进入受体细胞的载体，常用的载 体有细菌的质粒、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒，其中，质粒是 最常用的载体。
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四、蛋白质工程 蛋白质工程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需求。也 就是说，蛋白质工程是在 基因工程 的基础上，延伸出来的第二代 基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。 (1)蛋白质工程的基础： 蛋白质分子 的结构规律及其与生物 功能的关系。
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2．“分子缝合针”——DNA 连接酶
种类
E. coli DNA 连接酶
T4DNA 连接酶
来源
大肠杆菌
T4 噬菌体
只能将双链 DNA 片段互 能缝合黏性末端和平
功能特
补的黏性末端之间的磷酸 末端，但连接平末端
性
二酯键连接起来
之间的效率较低
相同点
都缝合磷酸二酯键，如图：
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3.“分子运输车”——载体 (1)载体具备的条件：能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制； 具有多个限制酶切点，供外源 DNA 插入；具有标记基因，以便进 行筛选。 (2)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独 立于细菌拟核 DNA 之外，并具有自我复制能力的双链环状 DNA 分子。其他载体还有噬菌体的衍生物、动植物病毒。
精的基因或 PCR 合成(任选其中两项即可) TaqDNA 聚合酶 限制酶和 DNA 连接酶
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(1)获得油菜素内酯合成酶基因的方法有__________________。 步 骤 ① 用 PCR 技 术 扩 增 基 因 时 用 到 的 耐 高 温 酶 通 常 是 指 ________；步骤②用到的酶有________________。
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(2)图中导入重组质粒的方法是________，在导入之前应用一定 浓度的________处理受体细菌。