高三生物复习教案：专题9 现代生物科技专题

专题九现代生物科技专题

核心考点整合

考点整合一：基因工程

1．基因工程的基本操作程序

<1）目的基因的获取

①从基因文库中获取

基因组文库：包含一种生物所有基因的基因文库。

部分基因文库：包含一种生物的一部分基因，如cDNA文库。

②利用PCR<多聚酶链式反应）技术扩增目的基因目的——获取大量的目的基因；原理——双链DNA的复制；条件——需要DNA 模板、引物、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶和酶促反应所需的离子，

同时还要控制温度；过程——变性、复性和延伸。

③人工合成如果基因比较小、核苷酸序列已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接合

成。

<2）基因表达载体的构建<基因工程的核心）一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子和标记基因等。

<3）将目的基因导入受体细胞①导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法等；②导入动物细胞：显微注射技术，即采用显微注射仪将目的基因注入受精卵；③导入微生物细胞：转化法。早期用原核生物作为受体细胞，以大肠杆菌应用最广。一般是将细菌用氯化钙处理制成感受态细胞，再与重组表达载体DNA分子混合，在一

定温度下完成转化过程。

<4）目的基因的检测与鉴定类型步骤检测内容方法

分测第一步转基因生物染色体的DNA是否插入了目的基

因

DNA分子杂交技术

和DNA之间）

第二步目的基因是否转录出mRNA 分子杂交技术

mRNA之间）

第三步目的基因是否翻译成蛋白质抗原—抗体杂交技术<抗

原和抗体之间）

个体水平鉴定包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性程度；基因工程产品与天然产品活性比较，以确定功能活性是否相同等

2.基因工程中的工具

<1）运载体

作为运载体必须具备三个条件：①能在宿主细胞中保存下来并大量复制；②有一个至多个限制酶切位点；③有一定的标记基因，便于进行筛选。如大肠杆菌割质粒携带的氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。

常用的运载体主要有质粒<双链环状DNA分子）、噬菌体或某些病毒。

<2）相关酶

酶的名称酶的作用

限制性内切酶能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，形成黏性末端或平末端

DNA连接酶将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶断开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键【例1】<2009·天津理综）为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。

据图回答：

①图中基因组文库________<小于/等于/大于）cDNA文库。

②B过程需要的酶是_____________；A．C过程中________<可以/不可以）使用同一种探针筛选含目的基因的菌株。

③目的基因I和Ⅱ除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中________和________为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是________。大于

逆转录酶

可以

DNA

DNA

耐高温

[解读] 解答第①小问的关键是要搞清基因组文库和cDNA文库两个概念之间的区别。基因组文库为全部基因文库，cDNA文库为部分基因文库，二者的来源不同，前者为DNA用限制酶切割所获得的一定大小范围的DNA，后者为mRNA经反转录得到的互补DNA，基因组文库所包含的信息大于cDNA文库。由mRNA形成DNA是一个逆转录过程，需要用到的酶是逆转录酶。因为A．C两过程的目的都是筛选出含相同目的基因的菌株，可以使用同一种探针进行筛选。解答第③小问的依据是目的基因的获取途径。

目的基因除从文库中获取外，还可以通过PCR扩增，其做法就是通过利用图中

DNA和cDNA为模板进行扩增。答最后一空时要想到PCR过程的特点及酶与温度的关系，因该过程解链时的温度较高，90～95℃，故用的酶必须是耐高温的，否则酶就会变性失活。

【互动探究1】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BamH ⅠHind ⅢEcoR ⅠSma Ⅰ

识别序列

及切割位点

↓

GGATCC

CCTAGG

↑

↓

AAGCTT

TTCGAA

↑

↓

GAATTC

CTTAAG

↑

↓

CCCGGG

GGGCCC

↑

<1）一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。

<2）若对图中质粒进行改造，插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越

______。

<3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是___________________________________

_______________________。

<4）与只使用EcoR Ⅰ相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止____________________________________________。

0、2

高

Ⅰ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因

质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化

<5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_________________酶。

<6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了____________________________________________________________________ ____。

<7）为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在__________________________________的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。

DNA连接

鉴别和筛选含有目的基因的细胞

蔗糖为唯一含碳营养物质

[解读] 本题综合考查基因工程的工具与操作过程，意在考查考生的识图分析