【步步高】高考生物大一轮复习 第十单元 现代生物科技专题.doc

第十单元 现代生物科技专题

学案49 基因工程

考纲要求 1.基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。3.基因工程的应用(Ⅱ)。4.蛋白质工程(Ⅰ)。

一、基因工程的概念

基因工程：又叫做________技术或________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________，然后放到另一种生物的细胞里，________地改造生物的遗传性状。

二、基因工程的操作工具

1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”，又称为________。

特点：能够识别DNA特定的______________，切开两个________之间的____________。 限制酶切割DNA产生的末端有两种形式：__________和________。 2．DNA连接酶——“分子缝合针”

作用：将双链________“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的____________。

3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)常用载体：____。

(2)质粒载体的特点：①能够在细胞内________并稳定保存。②具有一个或多个________________，便于外源DNA片段插入其中。③具有特殊的________，供重组DNA的鉴定和选择。

三、基因工程的基本操作程序 1．目的基因的获取：(1)从______________中获取；(2)利用____________扩增目的基因；(3)________合成。

2．____________的构建(核心)

(1)目的：使________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。

3．将目的基因导入受体细胞(转化)

(1)将目的基因导入植物细胞：常用方法有__________法、基因枪法和__________法。 (2)将目的基因导入动物细胞：常用方法是________法。 Ca

(3)将目的基因导入微生物细胞：受体细胞――→

细胞

4．目的基因的________与________。

2＋

探究点一 基因工程的概念及操作工具 1．基因工程的概念是什么？

1

2．完成理解基因工程的操作工具比较表： 限制性核酸内切酶(分子DNA连接酶(分子缝项目 手术刀) 合针) 识别特定的______序列，一般作用于两条具有特性或并在__________切割DNA相同的______的DNA条件 分子 分子 作用 结果 提取____基因，切割____ 构建重组DNA分子 运载体(分子运输车) 能够在宿主细胞中____并稳定____；具有一个或____个限制酶切位点；具有____基因 将________转移到宿主细胞中并大量复制 将DNA分子切成DNA片段，相同的黏性末端之间形成重组________ 产生____末端 形成________键 思维拓展 1．对基因工程概念的理解 别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境 生物体外 操作对象 基因 操作水平 DNA分子水平 基本过程 剪切→拼接→导入→表达 结果 人类需要的基因产物 与杂交育种相比 克服远缘杂交不亲和的障碍 与诱变育种相比 定向改造生物性状 原理 基因重组 2.在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。 3．将一个基因从DNA分子上切割下来，需要2个限制酶，同时产生4个黏性末端。 4．不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶产生的黏性末端可能相同。

探究示例1 (2010·全国理综Ⅱ，5)下列叙述符合基因工程概念的是( ) A．B细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B细胞中的抗体基因

B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株 C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株 D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上 听课记录：

探究点二 基因工程的基本操作程序 1．完成基因工程的基本操作流程图：

2

2．完成目的基因的检测与鉴定表，并加以理解、掌握： 类型 步骤 检测内容 方法 目的基因是否插入受体细胞染________________(DNA和DNA第一步 色体的DNA上 之间) 分 子 ________杂交技术(DNA和第二步 目的基因是否转录出mRNA 水 mRNA之间) 平 蛋白质分子杂交第三步 目的基因是否翻译出蛋白质 (______________杂交法) ____水 ____法或____法 平鉴定 思维拓展 1．在整个工程中，只有第三步将目的基因导入受体细胞过程中不发生碱基互补配对，其他步骤均发生配对。

2．切割质粒和目的基因的限制酶必须是同一种酶，以获得相同的黏性末端，利于基因表达载体的构建。

3．插入的目的基因只是结构基因部分，其表达需要调控序列，因而用作载体的质粒的插入部位前须有启动子，后须有终止子。

4．PCR技术与DNA复制的比较 PCR技术 DNA复制 DNA双链复制(碱基互补配对) 相 原理 同 原料 四种游离的脱氧核苷酸 点 条件 模板、ATP、酶等 解旋 DNA在高温下变性解旋 解旋酶催化 不 方式 体外复制 主要在细胞核内 同 场所 点 酶 热稳定的DNA聚合酶(Taq酶) 细胞内含有的DNA聚合酶 结果 在短时间内形成大量的DNA片段 形成整个DNA分子 探究示例2 (2011·浙江卷，6)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是( )

A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒

B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 听课记录：

3

探究点三 基因工程的应用

完成基因工程的应用表格，了解应用成果。 转基因生物 目的基因 成果举例 抗虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、抗虫水稻、抗虫棉、抗虫抗虫转基因植物 淀粉酶抑制剂基因、植物玉米 凝集素基因 抗____基因：病毒外壳蛋抗病毒烟草、抗病毒小白基因、病毒的复制酶基植 抗病转基因植物 麦、抗病毒番茄、抗病毒因；抗____基因：几丁质物 甜椒 酶基因、抗毒素合成基因 基 因 抗逆转基因：渗透压调节抗盐碱和抗干旱的烟草、工 抗逆转基因植物 基因、抗冻蛋白基因、抗抗寒番茄、抗______的大程 除草剂基因 豆和玉米 优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编________的 高______玉米、耐储存番码基因、控制番茄成熟的转基因植物 茄、新花色矮牵牛 基因、与花青素代谢有关的基因 提高生长速度的 ____________基因 转基因绵羊、转基因鲤鱼 转基因动物 动 生产药物的 药用蛋白基因＋乳腺蛋____生物反应器 物 转基因动物 白基因的启动子 基 改善畜产品品质的 乳汁中含乳糖较少的转因 ________基因 转基因动物 基因牛 工 外源的抗原决定基因表程 作器官移植供体的 利用克隆技术培育没有达的____因子或除去供转基因动物 免疫排斥反应的猪器官 体的____决定基因 基 体外基因治疗 腺苷酸脱氨酶基因 治疗______免疫缺陷症 因 治疗______囊性纤维化治 体内基因治疗 治疗囊性纤维化病基因 病 疗 思维拓展 基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法，但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理，基因治疗只处于初期的临床试验阶段。

探究示例3 (2010·上海综合能力测试)运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”，可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”，捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比，使用这种“生物柴油”的优点是( )

①可再生 ②不显著增加碳排放 ③不排放含硫废气 ④不会对生态环境造成负面影响

A．①②③ B．①③④ C．①②④ D．②③④ 听课记录：

探究点四 蛋白质工程 1．蛋白质工程的概念

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的需求。

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