最新基因工程一轮复习教学案（教师版）

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基因工程

知识点1：基因工程概念理解

别名 基因拼接技术或DNA重组技术、转基因技术 操作环境 生物体外 操作对象 DNA（基因） 操作水平 分子水平 原理 基因重组 过程 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 优点 定向改造生物的遗传性状（目的性强）、克服远缘杂交不亲和的障碍 【典例1】下列叙述符合基因工程概念的是(B) A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因 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 思考：基因工程成功的原因？

a、DNA相同的分子组成和空间结构

b、密码的通用性，都遵寻中心法则（碱基互补配对原则）

知识点2：基因工程（DNA重组技术）的基本工具

1、限制性核酸内切酶（限制酶）－“分子手术刀”

来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。（酵母菌中也有） 功能：识别双链ＤＮＡ分子中特定的核苷酸序列，并在特定位点切割 结果：粘性末端或平末端（图例说明）

在基因工程中何时使用：在获取目的基因时、构建基因表达载体时 【典例２】下列关于限制酶的说法不正确的是（ ）

Ａ、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 Ｂ、限制酶可用于提取目的基因

Ｃ、不同的限制酶切割DNA的切点一般不同 Ｄ、限制酶广泛存在于动植物及微生物中

【典例３】已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如下图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有一个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生不同的DNA片段种类数是（C ）

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A. 3 B. 4 C. 9 D. 12 2、DNA连接酶－“分子缝合针”

功能：恢复被限制酶切开的磷酸二酯键

种类：E.coli DNA连接酶－连接粘性末端 T4DNA连接酶－连接平末端（效率低） 注意：限制酶、DNA连接酶、DNA（水解）酶、DNA聚合酶之间的区别。

【典例４】据图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是（D ） A．限制性核酸内切酶可以切断a处 B．DNA聚合酶可以连接a处

C．解旋酶可以使b处解开 D．DNA连接酶可以连接c处

3、运载体－“分子运输车” 种类：质粒（最常用）、噬菌体（衍生物）、动植物病毒。

具备的条件：a、能在宿主细胞内稳定存在并大量复制（不影响宿主本身） b、有１个或多个限制酶的切点 c、有标记基因 注：①携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，在细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA同步复制。

②在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒基础上进行人工改造的。

【典例５】质粒之所以能做基因工程的运载体，是由于它（B ）

A、含有蛋白质，从而能完成生命活动 B、能够自我复制，从而保持连续性 C、是RNA，能够知道蛋白质合成 D、具有环装结构，能够携带目的基因 【典例６】下列各项中，a、b、c、d代表的结构正确的是（D）

A．a——质粒RNA B．b——DNA连接酶 C．c——限制性内切酶 D．d——外源基因

知识点３：基因工程的操作步骤

1、获取目的基因

目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因

方法：从基因文库中获取（针对序列未知的，从自然界中已有的物种中分离出来） PCR技术扩增（将已有的基因进行扩增）

通过人工方法化学合成（有反转录法和直接化学合成法） 注意：①基因组文库和cDNA文库的区别

②从基因组文库中获取－用限制酶切割、分离；（此时限制酶在目的基因前后各要切割一次） 2、基因表达载体的构建 (核心)

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。 表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因 精品文档

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图示区别：启动子、终止子、起始密码子、终止密码子

如何构建基因表达载体？

用同一种限制酶（只要形成的粘性末端相同就行）切割载体 （一个切口两个黏性末端）和含有目的基因的DNA分子 （两个切口的目的基因）。

注：限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。

【典例７】下图为基因表达载体的模式图。下列有关基因工程中载体 的说法错误的是（B ）

A．基因工程的核心步骤是基因表达载体构建

B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别

C．图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位 D．抗生素基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导 入了目的基因

3、将目的基因导入受体细胞 ---借鉴了细菌或病毒侵染细胞的原理。

转化：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。

生物种类 常用方法 植物 农杆菌转化法（主要）、基因枪法、花粉管通道法 动物 显微注射技术 微生物 Ca处理法 原核细胞（最常用大肠杆菌），也会用酵母菌等 +受体细胞 体细胞（也可用受精卵） 受精卵

选用微生物为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 ４、目的基因的检测与鉴定 精品文档

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【典例８】下列有关基因工程技术的叙述中，正确的是（C） A、重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 B、所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列

C、选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D、只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达

知识点４：基因工程的应用

1、植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。 2、动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。 3、基因诊断与基因治疗、基因疫苗、基因污染、基因工程与环境监测和净化污染 拓展1：乳腺生物反应器

拓展2：基因治疗与基因诊断 原理 操作过程 进展 基因 临床实把正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗 基因表达 治疗 验 基因 临床应碱基互补配对制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况 诊断 （DNA分子杂交法） 用 知识点５：蛋白质工程

１、概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其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。 实质：基因修饰和基因合成来改造现有蛋白质或合成新的蛋白质 （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。） ２、基本途径：

从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测相应的氨基酸序列→找到应有的脱氧核苷酸序列（基因）

▲：蛋白质工程目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而该结构十分复杂，

目前科学家对大多数蛋白质的高级结构了解不够。

【典例９】下列有关蛋白质工程的说法正确的是（C ）

A. 蛋白质工程无需构建基因表达载体 B. 通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然的蛋白质

C. 蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶 D. 蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的

【典例10】已知SARS是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS精品文档

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病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下：

（1）该实验的目的基因是S蛋白基因.实验步骤①所代表的反应过程是逆转录。

（2）步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用限制性内切酶和DNA连接酶。 （3）如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能复制，也不能表达。

（4）为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性，可用大肠杆菌中表达的S蛋白与SARS康复病人血清进行抗原——抗体特异性反应实验，从而得出结论。

（5）步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列相同（相同、不同），根本原因是表达蛋白质所用的基因相同。

(6)该实验的原理是基因重组.⑤常用的方法是显微注射法,导入的细胞常用动物受精卵

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