第41课时基因工程的基本工具和基本操作程序.ppt

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1、第十单元 现代生物科技专题 第第4141课时课时 基因工程的基本工具和基基因工程的基本工具和基本操作程序本操作程序高频考点突破高频考点突破考点一考点一 基因工程的概念理解和理论基础基因工程的概念理解和理论基础1.1.基因工程的概念理解基因工程的概念理解 (1)(1)操作环境：体外操作环境：体外关键步骤关键步骤“表达载体的构表达载体的构 建建”的环境。的环境。(2)(2)优点优点 与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。与诱变育种相比：定向改造生物性状。与诱变育种相比：定向改造生物性状。(3)(3)操作水平：分子水平。操作水平：分子水平。(4)(4)原理原

2、理:基因重组。基因重组。(5)(5)本质本质:甲甲(供体提供目的基因供体提供目的基因)乙乙(受体表达受体表达 目的基因目的基因),),即基因未变、合成蛋白质未变即基因未变、合成蛋白质未变,只是合只是合 成场所的转移。成场所的转移。2.2.基因工程的基本原理和理论基础概括如下图基因工程的基本原理和理论基础概括如下图 提提醒醒 若若题题目目强强调调“目目的的基基因因”的的表表达达过过程程,则则只只 包包括括“转转录录和和翻翻译译”两两个个过过程程,不不包包括括目目的的基基因因的的 复制。复制。对位训练对位训练1.1.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持

3、和 表达其遗传特性表达其遗传特性,只有通过鉴定与检测才能知道。只有通过鉴定与检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是下列属于目的基因检测和鉴定的是 ()()检测受体细胞中是否有目的基因检测受体细胞中是否有目的基因 检测受体检测受体 细胞中是否有致病基因细胞中是否有致病基因 检测目的基因是否转检测目的基因是否转 录出了录出了mRNA mRNA 检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质 A.A.B.B.C.C.D.D.C2.2.科学家通过基因工程的方法，能使大肠杆菌产生科学家通过基因工程的方法，能使大肠杆菌产生 人的胰岛素。以下叙述错误的是人的胰岛素。以下叙述错误的是（）A.A

4、.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入 了重组质粒了重组质粒 B.B.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 C.C.DNADNA连接酶和限制性核酸内切酶都是构建重组连接酶和限制性核酸内切酶都是构建重组 质粒必需的工具酶质粒必需的工具酶 D.D.目的基因的检测与鉴定表达过程中没有发生碱目的基因的检测与鉴定表达过程中没有发生碱 基互补配对基互补配对D考点二考点二 基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.1.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”(1)(1)来源来源:主要是从原核生物中分离纯化出

5、来的。主要是从原核生物中分离纯化出来的。(2)(2)化学本质：蛋白质。化学本质：蛋白质。(3)(3)作用作用 (4)(4)作用特点：特异性作用特点：特异性,即限制酶可识别特定的脱即限制酶可识别特定的脱 氧核苷酸序列氧核苷酸序列,切割特定位点。切割特定位点。(5)(5)切割方式切割方式催化作用催化作用,所以可重复利用所以可重复利用可用于可用于DNADNA的切割获取目的基因和载体的切割的切割获取目的基因和载体的切割错位切：产生两个相同的黏性末端错位切：产生两个相同的黏性末端平切：形成平末端平切：形成平末端 提醒提醒 切割的化学键为磷酸二酯键。切割的化学键为磷酸二酯键。在在切切割割目目的的基基因因和

6、和载载体体时时要要求求用用同同一一种种限限制制酶酶,目的是产生相同的黏性末端。目的是产生相同的黏性末端。将将一一个个基基因因从从D DN NA A分分子子上上切切割割下下来来,需需要要2 2个个限限制制 酶酶,同时产生同时产生4 4个黏性末端。个黏性末端。不不同同D DN NA A分分子子用用同同一一种种限限制制酶酶切切割割产产生生的的黏黏性性末末 端端都都相相同同,同同一一个个D DN NA A分分子子用用不不同同的的限限制制酶酶产产生生的的 黏性末端不相同。黏性末端不相同。2.DNA2.DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”常用类型常用类型E Ecolicoli DNADNA连接酶连接

7、酶T T4 4 DNADNA连接酶连接酶来源来源大肠杆菌大肠杆菌T T4 4噬菌体噬菌体功能功能连接黏性末端连接黏性末端连接黏性末端或连接黏性末端或平末端平末端结果结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键的磷酸二酯键 拓展提升拓展提升 DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶的比较聚合酶的比较DNADNA 连接酶连接酶DNADNA 聚合酶聚合酶作用实质作用实质都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键键是否需模板是否需模板不需要不需要需要需要连接连接DNADNA链链双链双链单链单链作用过程作用过程在两个在两个DN

8、ADNA片段之片段之间形成磷酸二酯键间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的存在的核酸片段的33端的羟基上端的羟基上,形成磷酸形成磷酸二酯键二酯键作用结果作用结果将两个将两个 DNADNA片段连片段连接成重组接成重组 DNADNA分子分子合成新的合成新的DNADNA分子分子3.3.基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分子运输车分子运输车”(1)(1)类型类型 提醒提醒 质粒本质是质粒本质是DNA,DNA,不是细胞器不是细胞器;特点特点:小小 型环状。型环状。(2)(2)功能：将目的基因导入受体细胞。功能：将目的基因导入受体细胞。(3)(3)应具备条件应具备

9、条件 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；有一个至多个限制酶的切割位点有一个至多个限制酶的切割位点,以便于与外源以便于与外源 基因连接；基因连接；有特殊的遗传标记基因有特殊的遗传标记基因,供重组供重组DNADNA的检测和鉴定。的检测和鉴定。最常用载体最常用载体:质粒质粒其他载体其他载体:噬菌体的衍生物、动植物病毒等噬菌体的衍生物、动植物病毒等 提提醒醒 一一般般来来说说,天天然然载载体体往往往往不不能能满满足足人人类类的的 所所有有要要求求,因因此此人人们们根根据据不不同同的的目目的的和和需需要要,对对某某 些天然的载体进行人工改造。些天然的载体进行人工改造。常

10、常见见的的标标记记基基因因有有抗抗生生素素基基因因、产产生生特特定定颜颜色色 的表达产物基因、发光基因等。的表达产物基因、发光基因等。作作为为载载体体必必须须具具有有多多个个限限制制酶酶切切点点,而而且且每每种种酶酶 的的切切点点最最好好只只有有一一个个。因因为为某某种种限限制制酶酶只只能能识识别别 单单一一切切点点,若若载载体体上上有有一一个个以以上上的的酶酶切切点点,则则切切割割 重重组组后后可可能能丢丢失失某某些些片片段段,若若丢丢失失的的片片段段含含复复制制起起 点点区区,则则进进入入受受体体细细胞胞后后便便不不能能自自主主复复制制。一一个个载载 体体若若只只有有某某种种限限制制酶酶的

11、的一一个个切切点点,则则酶酶切切后后既既能能把把 环打开接纳外源环打开接纳外源DNADNA片段片段,又不会丢失自己的片段。又不会丢失自己的片段。注注意意与与细细胞胞膜膜上上载载体体的的区区别别,两两者者的的化化学学本本质质和和 作用都不相同。作用都不相同。质质粒粒能能自自我我复复制制,既既可可在在自自身身细细胞胞、受受体体细细胞胞也也 可在体外复制。可在体外复制。对位训练对位训练3.3.下列关于下列关于DNADNA连接酶作用的叙述，正确的是连接酶作用的叙述，正确的是（）A.A.将单个核苷酸加到某将单个核苷酸加到某DNADNA片段末端，形成磷酸片段末端，形成磷酸 二酯键二酯键 B.B.将断开的两

12、个将断开的两个DNADNA片段的骨架连接起来，重新片段的骨架连接起来，重新 形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键 C.C.连接两条连接两条DNADNA链上碱基之间的氢键链上碱基之间的氢键 D.D.只能将双链只能将双链DNADNA片段互补的黏性末端之间连接片段互补的黏性末端之间连接 起来，而不能将双链起来，而不能将双链DNADNA片段平末端之间进行片段平末端之间进行 连接连接B考点三考点三 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1.1.基因工程图解基因工程图解:抗虫棉的培育过程抗虫棉的培育过程2.2.基本操作程序基本操作程序 (1)(1)目的基因的获取目的基因的获取 从基因文库从基因文库(基因组文

13、库或基因组文库或cDNAcDNA文库文库)中获取中获取文库类型文库类型cDNAcDNA文库文库基因组文库基因组文库文库大小文库大小小小大大基因中启动子基因中启动子无无有有基因中内含子基因中内含子无无有有基因多少基因多少某种生物的部分基因某种生物的部分基因某种生物的全部基因某种生物的全部基因物种之间的物种之间的基因交流基因交流可以可以部分基因可以部分基因可以说明说明基基因因文文库库的的组组建建过过程程就就包包含含基基因因工工程程的的基基本本操操作作步步骤骤。从从基基因因文文库库中中获获取取目目的的基基因因的的优优点点是是操操作作简简便便,缺缺点点是是工工作作量量大大,具具有有一一定定的的盲目性盲

14、目性 人工合成目的基因人工合成目的基因:常用的方法有化学合成法和常用的方法有化学合成法和 反转录法。反转录法。化学合成法化学合成法:蛋白质蛋白质 氨基酸序列氨基酸序列 RNARNA 碱基序列碱基序列 DNADNA碱基序列碱基序列 用用4 4种脱氧核种脱氧核 苷酸人工合成目的基因苷酸人工合成目的基因 反转录法反转录法:分离出供体细胞分离出供体细胞mRNA mRNA 单链单链DNADNA 合成目的基因合成目的基因 分析分析推测推测推测推测逆转录酶逆转录酶DNADNA聚合酶聚合酶 PCRPCR扩增技术与扩增技术与DNADNA复制的比较复制的比较PCRPCR技术技术DNADNA复制复制相相同同点点原理

15、原理DNADNA复制复制(碱基互补配对碱基互补配对)原料原料四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸条件条件模板、模板、ATPATP、酶、原料、引物、酶、原料、引物不不同同点点解旋解旋方式方式DNADNA在高温下变性解旋在高温下变性解旋解旋酶催化解旋酶催化场所场所体外复制体外复制(PCR(PCR扩增仪扩增仪)主要在细胞核内主要在细胞核内酶酶热稳定的热稳定的DNADNA聚合酶聚合酶(TaqTaq酶酶)细胞内含有的细胞内含有的DNADNA聚合酶聚合酶结果结果在短时间内形成大量的在短时间内形成大量的DNADNA片段片段形成整个形成整个DNADNA分子分子 (2)(2)基因表达载体的构建基因表达载体的

16、构建最核心步骤最核心步骤 基因表达载体的组成基因表达载体的组成:启动子、目的基因、终止启动子、目的基因、终止 子以及标记基因等。子以及标记基因等。提提醒醒 与与载载体体相相比比较较,增增加加启启动动子子、目目的的基基因因和和 终止子三个基因片段终止子三个基因片段,其功能各不相同。其功能各不相同。启启动动子子(D DN NA A片片段段)起起始始密密码码子子(R RN NA A);终终止止子子 (DNA(DNA片段片段)终止密码子终止密码子(RNA)(RNA)。基因表达载体的构建方法基因表达载体的构建方法 提提醒醒 该该过过程程把把三三种种工工具具(只只有有两两种种工工具具酶酶)全全用用 上了上

17、了,是最核心、最关键的一步是最核心、最关键的一步,在体外进行。在体外进行。(3)(3)将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞细胞细胞类型类型常用常用方法方法受体受体细胞细胞转化过程转化过程植物植物细胞细胞农杆菌农杆菌转化法转化法体细胞体细胞将目的基因插入将目的基因插入TiTi质粒的质粒的T-DNAT-DNA上上转入农杆菌转入农杆菌导入植物细胞导入植物细胞整合整合到受体细胞的到受体细胞的DNADNA上上动物动物细胞细胞显微注显微注射技术射技术受精卵受精卵将含有目的基因的表达载体提纯将含有目的基因的表达载体提纯取卵取卵获得受精卵获得受精卵显微注射显微注射早早期胚胎培养期胚胎培养胚胎移植胚胎移

18、植发育成为发育成为 具有新性状的动物具有新性状的动物微生微生物细物细胞胞CaCa2+2+处处理增大理增大细胞壁细胞壁通透性通透性原核原核细胞细胞或酵或酵母菌母菌用用CaCa2+2+处理细胞处理细胞感受态细胞感受态细胞重组重组表达载体表达载体DNADNA分子与感受态细胞混合分子与感受态细胞混合 感受态细胞吸收感受态细胞吸收 提醒提醒 唯一不涉及到碱基互补唯一不涉及到碱基互补配对的操作配对的操作步骤。步骤。微生物做受体细胞主要是个体微小微生物做受体细胞主要是个体微小,代谢旺盛代谢旺盛,繁殖速度快繁殖速度快,获得目的基因产物多。获得目的基因产物多。植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。植物细胞还可用

19、基因枪法和花粉管通道法。(4)(4)目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达对位训练对位训练4.4.下列有关基因工程技术的叙述下列有关基因工程技术的叙述,正确的是（正确的是（）A.A.重组重组DNADNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶技术所用的工具酶是限制酶、连接酶 和载体和载体 B.B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸 序列序列 C.C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌 繁殖快繁殖快 D.D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达只要目的基因进入受体细胞就能实现表达C5.5.利用外源基因在受体细胞

20、中表达，可生产人类所利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所 需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了 在受体细胞中表达的是在受体细胞中表达的是（）A A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAmRNA C C山羊乳腺细胞中检测到人生长激素山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNADNA序列序列 D D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白D解题思路探究解题思路探究思维误区警示思维误区警示易错分析易错分析 基因工程中易错点

21、辨析不清基因工程中易错点辨析不清 (1)(1)基因工程中有基因工程中有3 3种工具种工具,但工具酶只有但工具酶只有2 2种。种。(2)(2)工具酶本质为蛋白质工具酶本质为蛋白质,载体本质为小型载体本质为小型DNADNA分分子子,但不一定是环状。但不一定是环状。(3)(3)标记基因的作用标记基因的作用筛选、检测目的基因是筛选、检测目的基因是否导入受体细胞否导入受体细胞,常见的有抗生素抗性基因、发光基常见的有抗生素抗性基因、发光基因因,表达产物为带颜色物质等。表达产物为带颜色物质等。(4)(4)受体细胞中常用植物受精卵或体细胞受体细胞中常用植物受精卵或体细胞(经组织经组织培养培养)、动物受精卵、动

22、物受精卵(一般不用体细胞一般不用体细胞)、微生物、微生物大肠杆菌、酵母菌等大肠杆菌、酵母菌等,但要合成糖蛋白、有生物活性但要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必需用真核生物酵母菌的胰岛素则必需用真核生物酵母菌需内质网、高需内质网、高尔基体的加工、分泌。一般不用支原体尔基体的加工、分泌。一般不用支原体,原因是它营原因是它营寄生生活寄生生活;一定不能用哺乳动物成熟红细胞一定不能用哺乳动物成熟红细胞,原因是它原因是它无细胞核无细胞核,不能合成蛋白质。不能合成蛋白质。纠正训练纠正训练1.(1.(20092009浙江卷浙江卷,3,3)下列关于基因工程的叙述下列关于基因工程的叙述,错误错误 的是的是 ()(

23、)A.A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生或微生物物 B.B.限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和DNADNA连接酶是两类常用的工连接酶是两类常用的工 具酶具酶 C.C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原 无生物活性无生物活性 D.D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNADNA的细胞的细胞 和促进目的基因的表达和促进目的基因的表达 解解析析 基基因因工工程程中中目目的的基基因因和和受受体体细细胞胞均均可可来来自自 动动、植植物物或或微微生生物物;常常用用的的工工具具酶酶是是

24、限限制制性性核核酸酸内内 切切酶酶和和D DN NA A连连接接酶酶;人人胰胰岛岛素素原原基基因因在在大大肠肠杆杆菌菌中中 表表达达的的胰胰岛岛素素原原无无生生物物活活性性,只只有有经经过过一一定定的的物物质质 激激活活以以后后,才才有有生生物物活活性性。载载体体上上的的抗抗性性基基因因主主要要 是是有有利利于于筛筛选选含含重重组组D DN NA A的的细细胞胞,不不能能促促进进目目的的基基 因的表达。所以因的表达。所以D D错误。错误。答案答案 D2.(2.(20092009重庆卷重庆卷,2,2)下表有关基因表达的选项中下表有关基因表达的选项中,不不 可能的是可能的是 ()()基因基因表达的

25、的细胞表达的的细胞表达产物表达产物A A细菌抗虫蛋白基因细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白细菌抗虫蛋白B B人酪氨酸酶基因人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞正常人皮肤细胞人酪氨酸酶人酪氨酸酶C C动物胰岛素基因动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌大肠杆菌工程菌细胞细胞动物胰岛素动物胰岛素D D兔血红蛋白基因兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔成熟红细胞兔血红蛋白兔血红蛋白 解解析析 细细菌菌抗抗虫虫蛋蛋白白基基因因可可通通过过转转基基因因技技术术转转入入 棉棉花花体体内内,在在棉棉花花的的叶叶肉肉细细胞胞中中表表达达产产生生细细菌菌抗抗虫虫 蛋蛋白白,使使棉棉花花具具有有抗抗虫虫能能力力;人人

26、酪酪氨氨酸酸酶酶基基因因可可在在 正正常常人人的的皮皮肤肤细细胞胞中中表表达达产产生生酪酪氨氨酸酸酶酶,酪酪氨氨酸酸酶酶 催催化化酪酪氨氨酸酸转转化化为为黑黑色色素素;动动物物胰胰岛岛素素基基因因可可通通过过 转转基基因因技技术术转转移移到到大大肠肠杆杆菌菌体体内内,在在大大肠肠杆杆菌菌工工程程 菌菌细细胞胞中中合合成成动动物物胰胰岛岛素素;兔兔属属于于哺哺乳乳动动物物,其其成成 熟熟的的红红细细胞胞中中没没有有细细胞胞核核,所所以以不不可可能能表表达达出出血血红红 蛋白。蛋白。答案答案 D3 3.(2 20 00 09 9安安徽徽卷卷,4 4)2 20 00 08 8年年诺诺贝贝尔尔化化学学

27、奖奖授授予予了了 “发发现现和和发发展展了了水水母母绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白”的的三三位位科科学学 家家。如如果果将将绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白基基因因的的片片段段与与目目的的基基因因 连连接接起起来来组组成成一一个个融融合合基基因因,再再将将该该融融合合基基因因转转入入 真真核核生生物物细细胞胞内内,表表达达出出的的蛋蛋白白质质就就会会带带有有绿绿色色荧荧 光光。绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白在在该该研研究究中中的的主主要要作作用用是是()A.A.追踪目的基因在细胞内的复制过程追踪目的基因在细胞内的复制过程 B.B.追踪目的基因插入到染色体上的位置追踪目的基因插入到染色体上的位置 C.C.追踪目的基

28、因编码的蛋白质在细胞内的分布追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布 D.D.追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构 解解析析 将将绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白基基因因的的片片段段与与目目的的基基因因连连 接接起起来来组组成成一一个个融融合合基基因因,将将该该融融合合基基因因转转入入真真核核 生生物物细细胞胞内内,表表达达出出的的蛋蛋白白质质带带有有绿绿色色荧荧光光,从从而而 可可以以追追踪踪目目的的基基因因编编码码的的蛋蛋白白质质在在细细胞胞内内的的分分 布。故布。故C C正确。正确。答案答案 C知识知识综合应用综合应用重点提示重点提示 通过通过“抗虫作物培育过程的有

29、关基因工程知识抗虫作物培育过程的有关基因工程知识”的考查的考查,提升提升“综合运用所学知识解决自然界和社会综合运用所学知识解决自然界和社会生活中有关生物学问题生活中有关生物学问题”的能力。的能力。典例分析典例分析 (2 20 00 09 9江江苏苏卷卷,3 34 4)苏苏云云金金杆杆菌菌(B Bt t)能能产产生生具具有有杀杀 虫虫能能力力的的毒毒素素蛋蛋白白。下下图图是是转转B Bt t毒毒素素蛋蛋白白基基因因植植 物物的的培培育育过过程程示示意意图图(a am mp pr r为为抗抗氨氨苄苄青青霉霉素素基基因因),据图回答下列问题。据图回答下列问题。(1 1)将将图图中中的的D DN NA

30、 A用用H Hi in nd d、B Ba am mH H完完全全酶酶切切后后,反应管中有反应管中有 种种DNADNA片段。片段。(2 2)图图中中表表示示H Hi in nd d与与B Ba am mH H酶酶切切、D DN NA A连连接接酶酶 连连接接的的过过程程,此此过过程程可可获获得得 种种重重组组质质粒粒;如如果果换换用用B Bs st t与与B Ba am mH H酶酶切切,目目的的基基因因与与质质粒粒连连 接后可获得接后可获得 种重组质粒。种重组质粒。(3 3)目目的的基基因因插插入入质质粒粒后后,不不能能影影响响质质粒粒的的 。(4 4)图图中中的的T Ti i质质粒粒调调控

31、控合合成成的的v vi ir r蛋蛋白白,可可以以协协助助 带带有有目目的的基基因因的的T T-D DN NA A导导入入植植物物细细胞胞,并并防防止止植植物物 细胞中细胞中 对对T-DNAT-DNA的降解。的降解。(5 5)已已知知转转基基因因植植物物中中毒毒素素蛋蛋白白只只结结合合某某些些昆昆虫虫肠肠 上上皮皮细细胞胞表表面面的的特特异异受受体体,使使细细胞胞膜膜穿穿孔孔,肠肠细细胞胞 裂裂解解,昆昆虫虫死死亡亡。而而该该毒毒素素蛋蛋白白对对人人类类的的风风险险相相对对 较较小小,原原因因是是人人类类肠肠上上皮皮细细胞胞 。(6 6)生生产产上上常常将将上上述述转转基基因因作作物物与与非非

32、转转基基因因作作物物混混 合合播播种种,其其目目的的是是降降低低害害虫虫种种群群中中的的 基基 因频率的增长速率。因频率的增长速率。解析解析 本题重点考查转基因技术的相关知识本题重点考查转基因技术的相关知识,需特需特 别注意基因工程的步骤、别注意基因工程的步骤、DNADNA的复制、基因工程的的复制、基因工程的 操作工具等知识。本题需特别注意图示过程操作工具等知识。本题需特别注意图示过程,从中从中 获取有效信息获取有效信息,然后结合课本知识即可正确解答。然后结合课本知识即可正确解答。答案答案 (1)4 (2)2 1 (3)(1)4 (2)2 1 (3)复制复制 (4)DNA(4)DNA水解酶水解

33、酶 (5)(5)表面无相应的特异性受体表面无相应的特异性受体 (6)(6)抗性抗性定时检测定时检测组题说明组题说明特别推荐特别推荐 综合应用题综合应用题1 1、3 3；知识拓展提升；知识拓展提升 题题2 2、6 6、8 8。考点考点题号题号基因工程的工具基因工程的工具1 18 8基因工程的步骤基因工程的步骤1.(1.(20092009福建理综福建理综,32,32)转基因抗病香蕉的培育过程转基因抗病香蕉的培育过程 如图所示。质粒上有如图所示。质粒上有PstPst、SmaSma、EcoEcoR R、ApaApa 等四种限制酶切割位点。请回答等四种限制酶切割位点。请回答:(1 1)构构建建含含抗抗病

34、病基基因因的的表表达达载载体体A A时时,应应选选用用限限制制酶酶 ,对对 进进行行切切割割。(2 2)培培养养基基中中的的卡卡那那霉霉素素会会抑抑制制香香蕉蕉愈愈伤伤组组织织细细胞胞 的的生生长长,欲欲利利用用该该培培养养基基筛筛选选已已导导入入抗抗病病基基因因的的香香 蕉蕉细细胞胞,应应使使基基因因表表达达载载体体A A中中含含有有 ,作为标记基因。作为标记基因。(3 3)香香蕉蕉组组织织细细胞胞具具有有 ,因因此此,可可以以利利用用组组织织培培养养技技术术将将导导入入抗抗病病基基因因的的香香蕉蕉组组 织织细细胞胞培培育育成成植植株株。图图中中、依依次次表表示示组组织织培培 养养过过程程中

35、中香香蕉蕉组组织织细细胞胞的的 。解解析析 本本题题考考查查基基因因工工程程的的有有关关知知识识。(1 1)从从图图可可 看看出出,只只有有P Ps st t、E Ec co oR R两两种种酶酶能能保保持持抗抗病病基基因因结结 构构的的完完整整性性,所所以以构构建建含含抗抗病病基基因因的的表表达达载载体体A A时时,应应选选用用限限制制酶酶P Ps st t、E Ec co oR R两两种种酶酶,对对抗抗病病基基因因的的 DNADNA和质粒进行切割。和质粒进行切割。(2 2)卡卡那那霉霉素素能能抑抑制制香香蕉蕉愈愈伤伤组组织织细细胞胞的的生生长长,欲欲 利利用用该该培培养养基基筛筛选选已已导

36、导入入抗抗病病基基因因的的香香蕉蕉细细胞胞,应应 使使基基因因表表达达载载体体A A中中含含有有抗抗卡卡那那霉霉素素基基因因,以以此此作作 为标记基因。为标记基因。(3 3)香香蕉蕉组组织织细细胞胞具具有有全全能能性性,因因此此,可可以以利利用用组组织织 培培养养技技术术将将导导入入抗抗病病基基因因的的香香蕉蕉组组织织细细胞胞培培育育成成 植植株株。图图中中、依依次次表表示示组组织织培培养养过过程程中中香香蕉蕉 组织细胞的脱分化和再分化。组织细胞的脱分化和再分化。答案答案 (1)(1)PstPst、EcoEcoR R 含抗病基因的含抗病基因的DNADNA、质粒质粒 (2)(2)抗卡那霉素基因抗

37、卡那霉素基因 (3)(3)全能性全能性 脱分化、再分化脱分化、再分化2 2.(2 20 00 08 8江江苏苏卷卷,3 32 2)将将动动物物致致病病菌菌的的抗抗原原基基因因导导入入 马马铃铃薯薯制制成成植植物物疫疫苗苗,饲饲喂喂转转基基因因马马铃铃薯薯可可使使动动物物 获获得得免免疫疫力力。以以下下是是与与植植物物疫疫苗苗制制备备过过程程相相关关的的 图和表。图和表。表表1 1 引物对序列表引物对序列表引物对引物对A AP1 AACTGAAATGTAGCTATCP1 AACTGAAATGTAGCTATCP2 TTAAGTCCATTACTCTAGP2 TTAAGTCCATTACTCTAG引物对

38、引物对B BS1 GTCCGACTAGTGGCTGTGS1 GTCCGACTAGTGGCTGTGS2 AGCTGGCGTTTAGCCTCGS2 AGCTGGCGTTTAGCCTCG 请根据以上图表回答下列问题请根据以上图表回答下列问题:(1 1)在在采采用用常常规规P PC CR R方方法法扩扩增增目目的的基基因因的的过过程程中中,使使 用用的的D DN NA A聚聚合合酶酶不不同同于于一一般般生生物物体体内内的的D DN NA A聚聚合合酶酶,其最主要的特点是其最主要的特点是 。(2 2)P PC CR R过过程程中中退退火火(复复性性)温温度度必必须须根根据据引引物物的的碱碱 基基数数量量

39、和和种种类类来来设设定定。表表1 1为为根根据据模模板板设设计计的的两两对对 引引物物序序列列,图图2 2为为引引物物对对与与模模板板结结合合示示意意图图。请请判判 断哪一对引物可采用较高的退火温度？断哪一对引物可采用较高的退火温度？。限制酶限制酶AluAlu I IEco Eco R IR IPstPst I ISmaSma I I切割切割位点位点AGCTAGCTTCGATCGAGAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGCTGCAGCTGCAGGACGTCGACGTCCCCGGGCCCGGGGGGCCCGGGCCC (3 3)图图1 1步步骤骤所所用用的的D DN NA A连连接接酶酶

40、对对所所连连接接的的D DN NA A两两 端端的的碱碱基基序序列列是是否否有有专专一一性性要要求求？。(4 4)为为将将外外源源基基因因转转入入马马铃铃薯薯，图图1 1步步骤骤转转基基因因 所所用用的的细细菌菌B B通通常常为为 。(5 5)对对符符合合设设计计要要求求的的重重组组质质粒粒T T进进行行酶酶切切。假假设设 所所用用的的酶酶均均可可将将识识别别位位点点完完全全切切开开，请请根根据据图图1 1中中 标标示示的的酶酶切切位位点点和和表表2 2所所列列的的识识别别序序列列，对对以以下下酶酶 切结果作出判断。切结果作出判断。采用采用EcoEcoR R I I和和PstPst I I酶切

41、酶切,得到得到 种种DNADNA片断。片断。采用采用EcoEcoR R I I和和SmaSma I I酶切酶切,得到得到 种种DNADNA片断。片断。解解析析 (1 1)P PC CR R技技术术中中需需通通过过高高温温使使D DN NA A解解旋旋,故故所所 用用D DN NA A聚聚合合酶酶的的耐耐热热性性必必须须要要好好。(2 2)退退火火温温度度与与 时时间间,取取决决于于引引物物的的长长度度、碱碱基基组组成成及及其其浓浓度度,还还 有有靶靶基基因因序序列列的的长长度度。含含有有(G G+C C)多多的的引引物物,可可采采 用用相相对对较较高高的的退退火火温温度度。(3 3)D DN

42、NA A聚聚合合酶酶与与限限制制酶酶 不不同同,从从将将D DN NA A由由5 5端端点点开开始始复复制制到到3 3端端的的酶酶,不不具具 有有特特异异性性。(4 4)农农杆杆菌菌的的细细胞胞中中有有一一段段T T-D DN NA A,农农杆杆 菌菌通通过过侵侵染染植植物物伤伤口口进进入入细细胞胞后后,可可将将T T-D DN NA A插插入入 到到植植物物基基因因中中,因因此此,农农杆杆菌菌是是一一种种天天然然的的植植物物遗遗 传传转转化化体体系系,常常用用作作植植物物转转基基因因工工程程中中的的载载体体。(5)(5)对于重组质粒对于重组质粒,EcoEcoRIRI能切开能切开M M和和X

43、X连接处连接处,PstPstI I能能 在在M M和和N N之之间间专专一一切切点点处处切切开开,将将D DN NA A分分为为两两个个片片段段;E Ec co oR RI I仍仍能能切切开开M M处处,S Sm ma aI I则则不不能能识识别别N N和和Y Y重重新新结结合合 形成的连接点形成的连接点,只能得到只能得到1 1个个DNADNA片段。片段。答案答案 (1)(1)耐高温耐高温 (2)(2)引物对引物对B (3)B (3)否否 (4)(4)农杆菌农杆菌 (5)2 1(5)2 13 3.基基因因工工程程中中,需需使使用用的的限限制制酶酶切切割割目目的的基基因因和和质质粒粒,便便于于重

44、重组组和和筛筛选选。已已知知限限制制酶酶的的识识别别序序列列和和切切 点点是是G GG GA AT TC CC C,限限制制酶酶的的识识别别序序列列和和切切点点 是是GATCGATC。(1)(1)根据已知条件和图回答：根据已知条件和图回答：上上述述质质粒粒用用限限制制酶酶 切切割割,目目的的基基因因 用限制酶用限制酶 切割。切割。将将切切下下的的目目的的基基因因片片段段插插入入质质粒粒的的切切口口处处,还还要要 加加入入适适量量的的 。请请指指出出质质粒粒上上至至少少要要有有一一个个标标记记基基因因的的理理由由：。(2 2)不不同同生生物物的的基基因因可可以以拼拼接接的的结结构构基基础础是是

45、。(3 3)大大肠肠杆杆菌菌是是首首先先成成功功表表达达外外源源基基因因的的宿宿主主菌菌,但但不不能能表表达达结结构构复复杂杂的的蛋蛋白白质质,哺哺乳乳类类细细胞胞、昆昆虫虫 细胞表达系统虽然能表达结构复杂的哺乳类细胞细胞表达系统虽然能表达结构复杂的哺乳类细胞 蛋白蛋白,但操作复杂但操作复杂,表达水平低表达水平低,不易推广使用。基不易推广使用。基 因工程中常选用酵母菌作为受体细胞因工程中常选用酵母菌作为受体细胞,请从细胞结请从细胞结 构等方面分析用酵母菌作受体细胞能克服上述不构等方面分析用酵母菌作受体细胞能克服上述不 足的理由：足的理由：。答案答案 (1)DNA(1)DNA连接酶连接酶 检测重

46、组质检测重组质 粒粒(或目的基因或目的基因)是否导入受体细胞是否导入受体细胞 (2)DNA(2)DNA结构结构 基本相同基本相同(其他合理答案均可其他合理答案均可)(3)(3)单细胞真核单细胞真核 生物生物,含有加工、修饰蛋白质的内质网和高尔基体含有加工、修饰蛋白质的内质网和高尔基体;繁殖速度繁殖速度快快,能很快得到大量的目的基因能很快得到大量的目的基因;培养培养 成本低成本低;容易培养容易培养4 4.在在培培育育转转基基因因植植物物的的研研究究中中,卡卡那那霉霉素素抗抗性性基基因因 (k ka an nr r)常常作作为为标标记记基基因因,只只有有含含卡卡那那霉霉素素抗抗性性基基因因 的的细

47、细胞胞才才能能在在卡卡那那霉霉素素培培养养基基上上生生长长。下下图图为为获获 得抗虫棉的技术流程。得抗虫棉的技术流程。请据图回答：请据图回答：(1 1)A A过过程程需需要要的的酶酶有有 。(2 2)B B过过程程及及其其结结果果体体现现了了质质粒粒作作为为载载体体必必须须具具备备 的的两两个个条条件件是是 。(3 3)C C过过程程的的培培养养基基除除含含有有必必要要营营养养物物质质、琼琼脂脂和和 激激素素外外,还还必必须须加加入入 。(4 4)如如果果利利用用D DN NA A分分子子杂杂交交原原理理对对再再生生植植株株进进行行检检 测测,D D过过程程应应该该用用 作作为为探探针针。(5

48、 5)科科学学家家发发现现转转基基因因植植株株的的卡卡那那霉霉素素抗抗性性基基因因的的 传递符合孟德尔遗传规律。传递符合孟德尔遗传规律。将将转转基基因因植植株株与与 杂杂交交,其其后后代代中中抗抗卡卡那那霉霉素素型型与与卡卡那那霉霉素素敏敏感感型型的的数数量量 比为比为1111。若若该该转转基基因因植植株株自自交交,则则其其后后代代中中抗抗卡卡那那霉霉素素型型 与与卡卡那那霉霉素素敏敏感感型型的的数数量量比比为为 。若若将将该该转转基基因因植植株株的的花花药药在在卡卡那那霉霉素素培培养养基基上上 作作离离体体培培养养,则则获获得得的的再再生生植植株株群群体体中中抗抗卡卡那那霉霉素素 型植株占型

49、植株占%。解解析析 重重组组质质粒粒的的获获得得需需要要限限制制酶酶和和D DN NA A连连接接酶酶;作作为为载载体体必必须须具具备备以以下下几几个个条条件件：一一是是能能够够在在宿宿 主主细细胞胞中中复复制制并并稳稳定定保保存存;二二是是具具有有多多个个限限制制酶酶切切 点点,以以便便与与外外源源基基因因连连接接;三三是是具具有有某某些些标标记记基基因因,便便于于进进行行筛筛选选等等。B B过过程程体体现现出出了了其其中中的的一一、三三两两 条条。转转基基因因植植株株与与非非转转基基因因植植株株杂杂交交后后,后后代代表表现现 型型比比例例为为1 11 1,说说明明转转基基因因植植株株为为杂

50、杂合合子子,该该杂杂交交 过过程程相相当当于于测测交交;如如果果自自交交,则则后后代代比比例例应应为为3 31 1;卡卡那那霉霉素素对对花花粉粉进进行行了了选选择择,保保留留下下了了抗抗卡卡那那霉霉素素 的植株。的植株。答案答案 (1)(1)限制酶和限制酶和DNADNA连接酶连接酶 (2)(2)具有标记基因具有标记基因;能在宿主细胞中复制并稳定保存能在宿主细胞中复制并稳定保存 (3)(3)卡那霉素卡那霉素 (4)(4)放射性同位素放射性同位素(或荧光分子或荧光分子)标记的抗虫基因标记的抗虫基因 (5)(5)非转基因植株非转基因植株 31 10031 1005.5.如图为利用生物技术获得生物新品