第一章基因工程学案苏教版.pdf

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1、第一章基因工程第1课时 基因工程的诞生、发展和工具【目标导航】1.说出基因工程诞生的理论与实践依据、发展阶段和基因工程的含义及其主要实验成果。2.举例说出限制性核酸内切酶的作用、特点。3.举例说出D N A 连接酶的作用。4.简述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用。知 识 清 单一、基因工程的诞生和发展1.基因工程是指在 通 过 人 工”和“”等方法，对生物的基因进行的 和重新组合，然后 受 体 细 胞 并 使 重 组 基 因 在 受 体 细 胞 中,产生人类需要的 的技术，又称为 技术。基因工程是在_ _ _ _ _水平上操作、改变生物的 的技术，包 括 基 因 的、以及在受体细胞内的

2、和 等过程。2.艾弗里证明了 是遗传物质、沃森和克里克阐明了 结构，尼伦贝格等破译了，这些都为基因工程的创立作出了重要的理论铺垫，而酶和 酶等工具酶、等载体和 酶的发现，则直接促使了基因工程的诞生。3.基因工程的诞生和发展经历了三个时期：19731976年为 期；1977-1981年为 期；1982年以后为迅猛发展和 期。1973年，美国科学家科恩和博耶等将 的DNA分子进行体外重组，并 首 次 实 现 了 在 大 肠 杆 菌 中 的,创立了 的 新 技 术 基 因 工 程；不久，又有科学家将第一个核生物的基因导入大肠杆菌，使 大 肠 杆 菌 产 生 了 相 应 的；1977年，科学家使得生长

3、激素抑制素基因在大肠杆菌中成功表达；1978年，在大肠杆菌中成功合成；1979年，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 基因在大肠杆菌中成功表达；1980年，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 基因在大肠杆菌中成功表 达 1982年，美 国 科 学 家 帕 米 特 等 采 用 法，将经过重组的带有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _基因的质粒转入小鼠的受精卵内，成功获得带有 基因的小鼠。该小鼠生长迅速，体型是同一胎其他小鼠的1.8倍，称为 小鼠。这一实验被认为是基因工程的发展史上的一个里程碑。二、基因工程中的工具酶与载体1.限制性核酸内切酶分子手

4、术刀(1)来源：第一种限制酶从 中分离并纯化。(2)作用：每种限制性核酸内切酶只能识别DNA分子的，且在特定位点上切割DNA分子。(3)切割结果：大部分限制性核酸内切酶在切开DNA双链时，切 处两个末端都带有由若干 组成的单链，这种单链被称为 末端。2.DNA连接酶分子针线(1)作用：把 DNA分 子“梯子”的 连接起来。(2)结果：形成一条 分子。3.载体-运载工具(1)常用种类：、以及一些可以起载体作用的动植物病毒。(2)质粒：来自于 中的一种很小的 分子。对 点 训 练知识点一基因工程的诞生和发展1.下列关于基因工程的叙述，不正确的是()A.基因工程的原理是基因重组B.运用基因工程技术，

5、可使生物发生定向变异C.一种生物的基因转接到另一-种生物的DNA分子上，属于基因工程的内容D,是非同源染色体上非等位基因的自由组合2.以下有关基因工程的叙述，正 确 的 是()A.基因工程是细胞水平上的生物工程B.基因工程的目的是获得目的基因表达的蛋白质产物C.基因工程产生的变异属于人工诱变D.基因工程育种的优点之一是可以定向地使生物产生可遗传的变异知识点二 限制性核酸内切酶和DNA连接酶3.限制性核酸内切酶I 的识别序列和切点是一GGATCC,限制性核酸内切酶II的识别序列和切点是一G A TC-。在质粒上有酶I 的一个切点，在目的基因的两侧各有1 个酶II的切点。(1)请画出质粒被限制性核

6、酸内切酶I 切割形成黏性末端的过程。请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶II切割形成黏性末端的过程。(3)在 D N A 连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？4.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 1HindSLEcoR 1Sma 1识别序列及切割位点GGATCCCCTAGGrIAAGCTTTTCGAArIGAATTCCTTAAGrlCCCGGGGGGCCCEcoR I目的基因&oR l川川川m iim iim i外源DNABamH I Sma I Hi图 2(1)一

7、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。用 图 中 的 质 粒 和 外 源 D N A 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山两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

8、 _ _ _ _ _O(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，并加入前。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_ O知 识 点 三“分子运输车”二 载 体5.将ada(腺甘酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺甘酸脱氨酶。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aAD.每个插入的ada至少表达一个腺甘酸脱氨酶分子6.如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：(Da代表的物质和质粒的化学本质相同，都是，二者还具有其他共同点，如：，

9、(写出两条即可)。(2)若 质 粒 D N A 分 子 的 切 割 末 端 为 工 C G C 则与之连接的目的基因切割末端应为;可使用 把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨 芾 青 霉 素 抗 性 基 因 在 质 粒 D N A 上称为,其作用是(4)下列常在基因工程中用作教体的是()A.苏云金芽抱杆菌抗虫基因B.土壤农杆菌环状RNA分子C.大肠杆菌的质粒D.动物细胞的染色体课 后 作 业【基础落实】1 .人们将苏云金芽抱杆菌中的抗虫基因导入棉花细胞中培育成为抗虫棉，这个过程中所利用的主要原理是（）A.基因突变 B.基因重组C.基因工程 D.染色体变异2 .下列有关限制酶知识的叙述，错误的是

10、（）A.产生于细胞内，同时可以在细胞外起作用B.一 种限制酶可以识别多种特定的核苜酸序列C.限制酶作用于两个核甘酸之间的磷酸二酯键D.微生物中的限制酶对自身D NA 无损害作用3 .属于 分子缝合针”的是（）c o DN A连 接 酶 T 4 D N A 连 接 酶 D NA 聚 合 酶 解 旋 酶 RNA 聚合酶A.B.C.D.4 .限制性核酸内切酶EcoR I 对 D NA 的识别序列是G A A T T C,当用它处理环状D N A分子时，可形成（）A.两端相同的线性D NA,有黏性末端B.两端相同的线性D NA,无黏性末端C.两端不同的线性DN A,一端有黏性末端，一端无黏性末端D.两

11、种末端无法判断5 .在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是（）A.限制酶和D NA 连接酶B.限制酶和D NA 水解酶C.限制酶和载体D.连接酶和载体6 .如 图 为 D NA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、D NA 聚合酶、D NA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（）B.D.A.C.【能力提升】7 .下列关于基因工程的叙述，错误的是（）A.目的基因由载体导入受体细胞B .限制性核酸内切酶和D NA 连接酶是两类常用的工具酶C.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D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组D NA 的细胞和促进目的基因的表达8.2 0

12、 0 8 年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。如果将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是（）A.追踪目的基因在细胞内的复制过程B.追踪目的基因插入到染色体上的位置C.追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D.追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构9.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a,通过基因工程的方法，将基因a 与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。下列有关这一过程的叙述不正确的是()G A A T

13、T C C仲 TI TI AI AI GIA.获取基因a 的限制酶的作用部位是图中的B.连接基因a 与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的C.基因a 进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状10.限制酶是一种核酸内切酶，可识别并切割DNA分子上特定的核甘酸序列。下图为四种限制酶B am H l、EcoR I,，源 f f l 和 Bg/H的识别序列和切割位点：BamW I EcoR I HindW BglllI I I IGGATCC GAATTC AAGCTT AGATCTCCTAGG CTTAAG TTCGAA TCT

14、AGAt t t t切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是()A.BamH I 和 EcoR IB.BamH I 和 HindillC.BamH I 11 BglIID.EcoR I 和 Hind11.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是一G.GATCC,请回答：羊蛋白质耳因 染色体卜.的其他基因羊染色体片段 -1-1 -1 Z Z I/I I I-移去羊的蛋白质基因I-1I人体蛋白质基因I-|-1 i表达 分泌含人体蛋白质的羊乳(1)从羊染色体中“剪下 羊

15、蛋白质基因的酶是 o 人体蛋白质基因“插入”羊 体 细 胞 染 色 体 中 时 需 要 的 酶 是。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。G I GATCC 人 体 蛋 白 质 基 因 之 所 以 能“插 入”到 羊 的 染 色 体 内，原 因 是12.请根据下面的实验原理和材料用具，设计实验探究质粒的抗生素基因所控制的抗菌类别。实验原理：作为载体的质粒须有标记基因，这一标记基因可以是抗生素抗性基因，故有抗生素抗性基因的细菌，其质粒可以选作为载体(抗生素抗性基因一般位于质粒上)。材料用具：青霉素溶液、1 0 万单位/m L 的四环素溶液、菌种、灭菌的含有细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环

16、、一次性注射器、蒸储水、恒温箱等。(1)方法步骤：第一步：取三个含细菌培养基的培养皿，编 号 1、2、3,在酒精灯旁，用三支注射器分别注入1毫升的蒸储水、青霉素溶液和四环素溶液，并使之在整个培养皿表面均匀分布；第二步：;第三步：将接种后的三个培养皿放入3 7 C 恒温箱中培养2 4 小时。(2)预期结果及结论：若 1号培养皿中细菌正常生长，2、3号培养皿中细菌不能存活，说明该细菌质粒既无青霉素抗性基因，也无四环素抗性基因；_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

17、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，(3)设置 号培养皿的目的是进行_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

18、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _【综合拓展】1 3.基因工程中，需使用限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶1的识别序列和切点是一G.G A T C C-,限制酶I I 的识别序列和切点是 tA TC-。GGATCQ 目 可 拳”GATCI Illi Illi III I III 11CCTAGG CTAG注:G-e I 和Ge n e I I 表示两种标记基因Q 表示限制摩仪市的识别序列放大(1)根据已知条件和图回答：上述质粒用限制酶 切割，目的基因用限制酶 切割。将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，还要加入适量的。请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由:(2)不

19、同生物的基因可以拼接的结构基础是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)大肠杆菌是首先成功表达外源基因的宿主菌，但不能表达结构复杂的蛋白质，哺乳类细胞、昆虫细胞表达系统虽然能表达结构复杂的哺乳类细胞蛋白，但操作复杂，表达水平低，不易推广使用。基因工程中常选用酵母菌作为受体细胞，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足的理由:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

20、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _第1课时 基因工程的诞生、发展和工具知识清单一、1.体 外 剪 切 拼 接 改 造 导 入 表 达 基 因 产 物 重 组 DNA基 因 遗 传 性状 分 离 体 外 重 组 转 移 复 制 表 达 2.D N A DNA分 子 的 双 螺 旋 遗 传 密 码 限 制性 核 酸 内 切 DNA连 接 质 粒 逆 转 录 3.开 始 发 展 实 际 应 用 两 种 不 同 来 源 表 达定 向 改 造 生 物 真 rRNA人胰 岛 素 人 生 长 激 素 人 干 扰 素 显 微 注 射 大 鼠 生 长 激 素大鼠生长激素巨型二、1.(1)流 感 嗜 血

21、杆 菌(2)特定核甘酸序列(3)特定核甘酸黏性2.(1)扶 手 断 口 重 组DNA 3.(1)质 粒 噬 菌 体(2)细 菌 细 胞DNA对点训练1.D 基因工程实现了将一种生物的基因与另一种生物的基因组合到同一个体中的愿望，所以这是一种基因重组现象。基因工程是两种生物间的基因重组，而非同源染色体上非等位基因的自由组合仅限于一种生物的一个个体减数分裂过程中。|思 路 导 引 理解基因工程的概念；回忆必修二基因重组的概念;搞清两个概念间的关系。知识链接 对基因工程的理解(1)操作环境：生物体外(2)优点与杂交育种相比：克服了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。(3)操作水平

22、：分子水平.(4)原理：基因重组。(5)本质：甲(供体：提供目的基因)导七乙侵体：表达目的基因)，即基因未变，合成蛋白质未变，只是合成场所的转移。2.D 基因工程是在分子水平上，对D N A进行设计和施工，按照人们的意愿定向地改造生物性状，创造出符合人们需要的生物类型或生物产品，基本原理应为基因重组。思路导引 明确基因工程的含义、优点、操作水平；回忆人工诱变的原理。知识 链 接1.不同基因拼接为重组D N A的理论基础(l)D N A分子的基本单位相同，都是由脱氧核甘酸构成的。(2)空间结构相同，不同生物的D N A分子，都是由两条反向平行的脱氧核甘酸长链形成的规则的双螺旋结构。(3)碱基配对

23、方式相同，不同生物的D N A分子中，两条链之间的碱基配对方式均是A与T配对，G与C配对。2.外源基因在受体细胞内表达的理论基础(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。(2)遗传信息的传递都遵循中心法则阐述的信息流动方向。(3)生物界共用一套遗传密码。3.(1)用限制性核酸-G 1 GATC C-内切除1切 割.一 G-C CTAG f G-,CCTAGGATCC-目的基因 用限制性核酸GATC-I GATC 一 内切唧口切割CTAGf 一CTAGf 目的基因GATC-GATC-C TA GCTAG(3)能。因为上述两种不同限制能切割后形成的黏性末端是相同的。解 析 限制酶具有专一性，即一种限

24、制酶只能识别一种特定的核昔酸序列并从特定的切点 将D N A分子切开。被限制酶切开的D N A两条单链切口，如果各含有几个伸出的、可互补配对的核苔酸，这种切口就是黏性末端。两个黏性末端之间，只要切口处伸出的核甘酸间互补，就能在D N A连接酶的作用下连接起来。虽然限制酶I和限制晦II识别的序列和切点不完全相同，但是形成的黏性末端是相同的，存在着互补关系，因此在D N A连接酶的作用下是可以连接起来的。思 路 导 引 仔细审题，注意酶1和酶H的识别位点，以及切割后产生的黏性末端的异同。知 识 链 接1.限制性核酸内切酶(1)作用特点：具有专一性，表现在两个方面识别双链D N A中特定核甘酸序列。

25、切割特定序列中的特定位点，特定序列表现为中心对称，如EcoR I酶的切割序歹!|(如下图)：G A A T T CI I I I I I/T T AA RG A A T T CC T T A A G（黏性末端）（黏性末端）（2）作用结果：产生黏性末端或平口末端黏性末端：是限制酶在识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开形成的,如下图所示：E ;_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _GA A：T T C G A A T T CCT 十一 AjG C T T A A G中4轴线平口末端：是限制酶在识别序列的中心轴线处切开形成的。如下图所示：

26、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _C C C：G G G C C C G G GIl l l l I I I I I IG G G C C C G G G C C C中，3轴线2.DNA连接酶常用的DNA连接酶工,来源：大肠杆菌4 c o D N A 连接酶J.立 上 口、上百和立士、a 作用特点：只连接黏性末端 来源：噬菌体T&D N A 连接酶作用特点：连接黏性末端和平口,末端4.（1）0、2 高（3）Sma I 会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因（4）质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化（5）DNA连接（6）鉴别和筛选含有目的基因的细

27、胞解 析（1）质粒切割前是双链环状DNA分子，所有磷酸基团参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从 图 1 可以看出，质粒上只含有一个S m a 的切点，因此被该酶切割后，质粒变为线性双链DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。（2）由题目可知，I 识别的DNA序列只有G和 C,而 G和 C之间可以形成三个氢键，A和 T之间可以形成两个氢键，所 以Sma I酶切位点越多，热稳定性就越高。（3）质粒抗生素抗性基因为标记基因，由 图 2 可知，标记基因和外源D NA中均含有Sma I 酶切位点，都可以被Sma I 破坏，故不能使用该酶剪切含有目的基因的外

28、源D NA和质粒。（4）只使用E c o R i,则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用连接酶连接时，会产生质粒和目的基因自身连接物，而利用BamH I和 Hind HI剪切时，质粒和目的基因两端的黏性末端不同，用 D NA连接酶连接时，不会产生自身连接产物。（5）质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要连接酶作用，故混合后加入D NA连接酶。（6）质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞.归 纳 提 升（l）D NA连接酶与D NA聚合酶的比较D NA连接酶D NA聚合酶胴 点催化两个脱氧核甘酸之间形成磷酸二酯键不同点模板不需要模板需要D NA的一条链为模板作用过

29、程在两个D NA片段之间形成磷酸二酯键将单个核甘酸加到已存在的核酸片段的3 端的羟基上，形成磷酸二酯键作用结果连接成完整的D NA分子形 成 D NA的一条链用途基因工程D NA复制(2)DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较区别作用应用限制性核酸内切酶使特定部位的磷酸二酯键断裂用于提取目的基因和切割载体DNA连接酶在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键用于构建重组DNA分子关系：限制酶和连接酶都作用于相邻两脱氧核甘酸之间形成的磷酸二酯键，但作用不同，一个是切割，一个是连接。两者的关系可表示为：G A A TT C C TT A A G限制酶i)NA连接酶5.C 大肠杆菌成功表达出腺甘酸脱氨酶，说明

30、这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada,C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个“而至少表达一个腺昔酸脱氨酶分子，D项正确。思路导引要明确质粒作为载体所需要具备的条件；理解基因工程含义。知 识 链 接 基因进入受体细胞的载体一一“分子运输车”|最常用载体：质粒其本质是小型环状(1)类型 DNA,不是细胞器 其他载体：噬菌体、动植物病毒等 功能：将目的基因导入受体细胞，并能

31、使其在受体细胞中稳定遗传和表达。(3)应具备的条件含复制原点，能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；有遗传标记基因，可用于鉴定与筛选重组DNA分子；有限制酶的切割位点，便于外源基因的插入。6.(l)D N A能够自我复制具有遗传效应(2)CGCGT-DNA 连接酶(3)标记基因 供重组D N A的鉴定和选择(4)C解 析 本题通过质粒结构的模式图考查质粒的功能和特点，分析如下：归 纳 提 升(1)一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。(2)常见的标记基因有抗生素抗性基因、产生特定颜色的表达产物基因、发光基因等。(3)作为载体必须具

32、有一个至多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个.因为某种限制酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把环打开接纳外源DN A片段，又不会丢失自己的片段。(4)注意与细胞膜上载体的区别，两者的化学本质和作用都不相同。(5)质粒能自我复制，既可在自身细胞、受体细胞内，也可在体外。课后作业1.B 将苏云金芽把杆菌的抗虫基因导入棉花细胞中，通 过D N A转录、翻译合成特定的蛋白质，表现出特定的性状.此题易错选C。基因工程是一种技术手段，而不是生物学原理

33、，抗虫棉的培育利用的是基因工程这一技术手段使基因发生重组。2.B 微生物中限制酶被提取出来之后，可以在细胞外起作用，进 行D N A的切割，例如基因工程中的限制酶的应用就是在细胞外进行的。限制酶作用于两个核昔酸之间的磷酸二酯键，每种限制酶只能识别一种特定的核昔酸序列。3.B “分子缝合针”是指DNA连接酶。4.A 不同限制性核酸内切酶切割位点是不相同的，D N A分子经限制酶切割产生的D NA片段末端通常有两种形式，即黏性末端和平口末端。如果是限制酶E c o R i,则在它识别序列的中心轴线两侧进行切割，产生黏性末端；如果是限制酶S m a l,则在它识别序列的中心轴线处切割，产生的是平口末

34、端。5.A 解答本题的关键是“修饰、改造 二词。限制性核酸内切酶(即限制酶)是剪切基因的“剪刀”，DNA连接酶是将DNA末端之间的缝隙“缝合”起来的“分子缝合针”。所以修饰改造工具是限制酶和DNA连接酶。6.C 限制性核酸内切酶、D N A聚合酶、DN A连接酶三者均作用于磷酸二酯键处，限制性核酸内切酶使键断开，而D N A聚合酶连接的是单个脱氧核甘酸，D N A连接酶作用于D NA片段，解旋酶作用于氢键，使DNA双链打开，形成DNA单链。7.D 载体上的抗性基因有利于筛选含重组D N A的细胞，但由于它和目的基因是相互独立的，不能促进目的基因的表达。8.C 将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因

35、连接起来组成一个融合基因，将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质带有绿色荧光，从而可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。9.B 限制酶和D N A连接酶的作用部位都位于，但两者作用相反，载体具有在宿主细胞中复制的能力，与目的基因结合后，目的基因也会在宿主细胞中一起复制。基因工程的目的就是定向改造生物的遗传性状。10.C 从图中可以看出BamH I、EcoR I,，加d ill和Bg/II四种限制酶切割出来的黏性末端分别是GATC、AATT,AGCT、GATC,I和8g/II切割出来的黏性末端相同，可以互补配对。11.(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)“丁”用限制性核酸内切酶

36、切割一G GATCC一-CCTAG t G-CCTAG G(3)人的遗传物质(基因)与羊的都为D N A,其物质组成和空间结构相同解 析 在基因工程中用到的工具酶有限制性核酸内切酸和DNA连接酶，在对载体和目的基因进行切割的时候，一定要用同一种限制性核酸内切酶，才能切出相同的黏性末端，当插入目的基因时，常用DNA连接酶在二者之间彩成磷酸二酯键。12.(1)第二步：将接种环在酒精灯上灼烧，并在酒精灯火焰旁对三个培养皿接种(2)若仅1、2号中细菌存活，3号中细菌死亡，说明该细菌质粒上有青霉素抗性基因，无四环素抗性基因 若 仅1、3号中细菌存活，2号细菌死亡，说明该细菌质粒上无青霉素抗性基因，有四环

37、素抗性基因 若1、2、3号中细菌都存活，说明该细菌质粒上既有青霉素抗性基因，又有四环素抗性基因(3)对照解析 本实验的目的是探究细菌质粒上的抗性基因。1号培养皿中未加抗生素，不管细菌质粒上有无抗生素基因，该培养皿中的细菌都能存活，所以是起对照作用的；2号培养皿中加入了青霉素，只有细菌质粒上有抗青霉素的基因，其中的细菌才能存活，否则，其中的细菌就会死亡；3 号培养皿中加入了四环素，只有细菌质粒上有抗四环素的基因，其中的细菌才能存活，否则，就会被四环素杀死。注意预测结果时考虑问题要全面，几种可能的情况都应该考虑到，而且每种可能结果要和相应的结论对应起来。1 3.(1)I I I DNA连接酶 检测

38、重组质粒(或目的基因)是否导入受体细胞(2)D N A 结构基本相同(其他合理答案均可)(3)单细胞真核生物，含有加工、修饰蛋白质的内质网和高尔基体；繁殖速度快，能很快得到大量的目的基因；培养成本低；容易培养解 析 要形成重组质粒，质粒只能出现一个切口，并且至少保留一个标记基因，因 鬻 益序列在G e e H 上，因此用限制酶I切割，保 留 G e e l 标记基因；目的基因必须切割两次，切割后产生的黏性末端能与质粒的黏性末端互补，翼 叁 序 列 中 有 酶 H的切割序列，因此用酶 H,产生的末端互补。第 2 课时 基因工程的一般过程与技术【目标导航】1.简述基因工程的一般过程。2.理解基因工

39、程每个步骤的原理、方法和过程。3.了解以原核细胞、植物细胞和动物细胞为表达体的基因工程的一般过程。知 识 清 单一、基因工程1 .以原核细胞为表达体的基因工程(1)过程：以原核生物细胞(如大肠杆菌)为重组DNA表达体的基因工程的“施工”过程主要包括受体细胞、_ _ 图示:、筛选获得目的基因的.等五大步骤。大黑秆前细胞并实现目的基因目的基因的供体细胞 目的基因 O培养大M 杆 菌,浇 导 目 F a w n 弟a m的某因次达，分 离 目 的 含 重 组 康 粒 的 大 肺 杆 做幕因表达产物2 .以植物细胞为表达体的基因工程抗软化番茄的培育过程二、转基因动物生产方法最常用的方法主要有两种，即

40、的方法和 法。三、转基因技术1.常用的动物转基因技术有 和。2.常用的植物转基因技术：技术、基因枪介导转化技术、技术。对 点 训 练 知识点一目的基因获取的方法1.下列获取目的基因的方法中需要模板链的是（）从基因文库中获取目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 反转录法 通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因A.B.C.D.2.下列有关PCR技术的说法不正确的是（）A.PCR技术是在细胞内完成的B.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术C.PCR技术的原理与DNA复制的原理相同D.PCR技术的前提是有一段已知的目的基因的核甘酸序列知识点二 制备重组DNA分子和转化受体细

41、胞3.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（）A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B.用 DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C.将重组DNA分子导入烟草原生质体D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞4.下图为某种重组质粒简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶E co R i、BamW I的酶切位点，a?pR为青霉素抗性基因，招产为四环素抗性基因，P 为启动子，T 为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoR I、BamH I 在内的多种酶的酶切位点。据图回答:(1)将含有目的基因的DN A与质粒分别用EcoR I 酶切，酶切产物

42、用DNA连接酶进行连接 后，其 中 由 两 个 D N A 片段之间连接形成的产物有、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行。(2)用上述3 种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是;若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是。(3)目的基因表达时，R N A 聚 合 酶 识 别 和 结 合 的 位 点 是,其合成的产物是(4)在上述实验中，为了防止目的基因和

43、质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是。知识点三筛选重组细胞和实现功能表达5.下图为用于基因工程的一个质粒示意图。用 EcoR I 限制酶切割目的基因和该质粒，再用DNA连接酶连接形成重组质粒，然后导入大肠杆菌，最后将大肠杆菌放在四种培养基中培养：a无抗生素的培养基，b含四环素的培养基，c含氨苇青霉素的培养基，d含四环素和氨革青霉素的培养基。含重组质粒的大肠杆菌能生长的是()EcoRimM抗 性 举 因I 1 切位点四环素抗性基因A.a B.a 和 cC.a 和 b D.b 和 c6.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。

44、下列属于目的基因功能表达检测和鉴定的是()检测受体细胞是否有目的基因 检测受体细胞是否有致病基因 检测目的基因是否转录mRNA检测目的基因是否翻译蛋白质A.B.C.D.知识点四基因工程的全过程7.回答有关基因工程的问题：(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割D N A后，可能产生黏性末端，也可能产生 末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生_ _ _ _ _ _ _(相同、不同)黏性末端的限制酶。(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

45、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _在用表达载体转化大肠杆菌时.，常用 处理大肠杆菌，以利于表达载体进入:为了检测胰岛素基因是否转录出了 m RNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交,该杂交技术称为。为 了 检 测 胰 岛 素 基 因 转 录 的 m R N A 是否翻译成,常用抗原一抗体杂交技术。(3)如果要将某日的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌T i质粒的 中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DN A重组将目

46、的基因插入植物细胞的_ _ _ _ _ _ _上。8.回答下列有关基因工程的问题：基因工程中使用的限制酶，其特点是。下图四种质粒含有E 1 和 E 2 两种限制酶的识别，Ap 表示抗青霉素的抗性基因，Tc 表示抗四环素的抗性基因。（2）将两端用E l切开的Tc 基因与用E1切开的质粒X-1 混合连接，连接后获得的质粒类型有 （可多选）A.X-l B.X-2 C.X-3 D.X-4（3）若将上图所示X l、X 2、X 3、X 4 四种质粒导入大肠杆菌，然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上。在这两种培养基上均不能生长的大肠杆菌细胞类型有（4）如果X 1用 E1酶切，产生850对碱基和35

47、50对碱基两种片段；那么质粒X-2（Tcr基因的长度为1200对碱基）用 E2酶切后的片段长度为 对碱基。（5）若将外源的Tc 基因两端用E2切开，再与用E2切开的X 1混合链接，并导入大肠杆菌细胞，结果显示，含 X-4 的细胞数与含X-1 的细胞数之比为1 ：3,增 大 DN A连接酶用量能否提高上述比值？。原因是课 后 作 业【基础落实】1.采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的方法正确的是（）将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的D N A 序列注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，导入农杆菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养将编码毒素蛋白的DNA序列

48、与细菌质粒重组，借助花粉管通道进入受精卵A.B.C.D.2.基因工程是在D N A 分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是（）A.人工合成目的基因 B.目的基因与载体结合C.转化受体细胞 D.实现功能表达3.下列有关基因工程技术的正确叙述是（）A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶、载体B.为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体细胞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表达4.研究人员想将生长激素基因通过质粒导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A

49、 是抗链霉素基因，B 是抗氨莘青霉素基因，且目的基因不插入基因A、B P,而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗生素首先应该（）A.仅有链霉素B.仅有氨节青霉素C.同时有链霉素和氨芳青霉素D.无链霉素和氨革青霉素5.如图为重组质粒的模式图，若结构X 是表达载体所必需的，则 X 最可能是（）A.氨革青霉素抗性基因 B.启动子C.限制酶 D.DNA连接酶6.用某人的胰岛素基因制成的DNA探针，能与之形成杂交分子的是（）该人胰岛A 细胞中的D N A 该人胰岛B 细胞中的m R N A 该人胰岛A 细胞中的 mRNA 该人肝细胞中的DNAA.B.C.D.【能力提升】抗青霉素基

50、因日 抗四环素基因7.质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内，某细菌质粒上的标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示外源基因在质粒中可插入的位置有a、b、c 点。某同学根据实验现象对其插入的位点进行分析，其中分析正确的是（）8.如图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。相关叙述中正确的是（）实验现象实验推论在含青霉素培养基上的生长情况在含四环素培养基上的生长情况目的基因插入的位置A能生长能生长aB不能生长能生长bC能生长不能生长cD不能生长不能生长c方法b 方法c.核苗酸，府,AT