2020年高考生物一轮复习第10单元现代生物科技专题第34讲基因工程学案含解析选修3

第讲基因工程

[考纲明细] .基因工程的诞生(Ⅰ).基因工程的原理及技术(含技术)(Ⅱ).基因工

程的应用(Ⅱ).蛋白质工程(Ⅰ).实验：的粗提取与鉴定

考点基因工程的操作工具

．基因工程概念

．限制酶

存在：主要存在于

()

原核生物

中。()

识别双链分子的某种特定核苷

作用：

酸序列

，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸

之间的

断开。

磷酸二酯键

．连接酶

“

缝合

作用：将双链片段

()

。

”

磷酸二酯键

起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸间的

()种类

()连接酶和限制酶的关系

．载体

；具有

复制并稳定保存

()

条件：能在受体细胞中

一至多个

限制酶切割位点

标记基

；具有

因

。

()

作用：

携带外源片段进入受体细胞

。()特点：可在受体细胞中进行自我复制或整合到染色体上，随染色体进行同步复制。

．(选修寻根问底)连接酶和聚合酶的作用相同吗？试简要说明。

提示不相同。连接酶连接的是两个片段，而聚合酶连接的是单个的脱氧核苷酸。

．(选修寻根问底、思考与探究)限制酶主要来自于原核生物，为什么它不剪切自身的？试推测其在原核生物中的作用。

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；限制酶不切割原核生物自身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。原核生物容易受到自然界外源的入侵，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。限制酶就是原核生物的一种防御性工具，当外源侵入时，原核生物会利用限制酶将外源切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起切割外源、使之失效的作用，从而达到保护自身的目的。

．(选修思考与探究)天然的分子是否可以直接用做基因工程载体？为什么？

提示不可以。具有能自我复制、有一个或多个限制酶切割位点、有标记基因及对受体细胞无害等特点的分子才可以直接用作基因工程的载体。实际上天然的分子一般不完全具备上述条件，往往需要进行人工改造后才能用于基因工程操作。

题组基因工程工具酶分析．(·全国卷Ⅲ)图中的三个片段上依次表示出了Ⅰ、Ⅰ和Ⅰ三种限制性核酸内切酶的识别序列与切割位点，图为某种表达载体的示意图(载体上的Ⅰ、Ⅰ的切点是唯一的)。

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：()经Ⅰ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接，理由是。()若某人利用图所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有，不能表达的原因是。

图

()连接酶是将两个片段连接起来的酶，常见的有和，其中既能连接黏性末端又能连接平

末端的是。

答案()Ⅰ两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端()甲和丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二

者的目的基因均不能被转录(其他合理答案也可)

()·连接酶连接酶连接酶

解析()分析图可知，限制酶Ⅰ与Ⅰ切割后形成的黏性末端相同，故经这两种酶切割得

到的产物可以用连接酶进行连接。()构建基因表达载体时，为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达，目的基因应插入在启动子和终止子之间，据此可判断甲、丙均不符合要求，目的基因均不能表达。()常见的连接酶有·连接酶和连接酶，其中连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。

知识拓展

归纳与相关的六种酶

题组载体的作用及特点．(·全国卷Ⅰ)某一质粒载体如图所示，外源插入到或中会导致相应的基因失活(表示氨

苄青霉素抗性基因，表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用Ⅰ酶切后，与用Ⅰ酶切获得的目的基因混合，加入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：

()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。()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。

()基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其复制所需的原料来自于。

答案()能自我复制、具有标记基因(答出两点即可) ()二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插

入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基

上均能生长四环素

()受体细胞

解析()质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源

片段(基因)插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体上，随染色体进行同步

复制；有特殊的标记基因，供重组的鉴定和选择等。()在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因

的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大

肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。()某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞后，其复制所需的原料来自于受体细胞。

考点基因工程的基本程序

．目的基因的获取目的基因：主要指

()

编码蛋白质

调控

作用的因子。

的基因，也可以是一些具有