(统考版)2023届高考生物一轮复习专题13课堂互动探究案1基因工程.docx
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1、课堂互动探究案1基因工程考点一基因工程的概念及操作工具任务驱动探究突破任务1对基因工程概念的理解基因工程的别名基因拼接技术或_技术操作环境_操作对象基因操作水平_水平原理_基本过程剪切_表达结果人类需要的_或生物类型供体提供_受体表达目的基因本质目的基因在_体内的表达优点可_生物的遗传性状任务2对DNA重组技术中基本工具的理解(1)限制性核酸内切酶(简称:_) 来源:主要从_中分离作用:割断两个核苷酸之间的_作用特点:专一性,即限制酶可识别_结果错位切:产生两个相同的_平切:形成_特别提醒正确认识限制酶限制酶是一类酶,而不是一种酶。将一个基因从DNA分子上切割下来,需要切两处,同时产生四个黏性
2、末端或平末端。 不同DNA分子用同一种限制酶切割,产生的末端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶切割,产生的末端一般不相同。 限制酶切割位点应位于标记基因之外,不能破坏标记基因,以便进行检测。 限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(2)DNA连接酶常用类型EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶来源_T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端和平末端结果都缝合_,如图(3)载体种类:_、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒的特点能自我复制有一个至多个_有特殊的_任务3下图为限制酶和DNA连接酶的关系,据图回答(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位相同吗?_
3、。(2)DNA连接酶起作用时是否需要模板?_。特别提醒选择限制酶的注意事项(1)根据目的基因两端的限制酶切点来确定所用限制酶的种类应选择切点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择Pst。不能选择切点位于目的基因内部的限制酶,如图甲不能选择Sma。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,如图甲也可选择用Pst 和EcoR 两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。(2)根据质粒的特点来确定限制酶的种类所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致,以确保具有相同的黏性末端。质粒作为载体必须具备标记基因等,所以选择的限制酶尽量不要破坏这些结构,如图乙中限制
4、酶Sma 会破坏标记基因。如果所选酶的切点不只一个,则切割重组后可能会丢失某些片段,若丢失的片段含复制原点,则切割重组后的片段进入受体细胞后将不能自主复制。任务4与DNA有关的酶的比较名称作用部位作用底物作用结果限制酶_DNA将DNA切成两个或多个片段DNA连接酶_DNA片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯键_将单个脱氧核苷酸依次连接到DNA单链末端DNA (水解)酶_DNA将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键_将双链DNA分子局部解旋为单链,形成两条长链RNA聚合酶_核糖核苷酸将单个核糖核苷酸依次连接到RNA单链末端任务5探究载体所具条件的意义条件意
5、义稳定并能自我复制_有一个至多个限制酶的切割位点_具有特殊的标记基因_特别提醒基因载体与膜载体的区别基因工程中的载体是DNA分子,能将目的基因导入受体细胞内,它能在宿主细胞内稳定存在,并可对目的基因进行大量复制;膜载体是蛋白质,与细胞膜的选择透过性有关。考向分类对点落实考向一 基因工程操作工具的基础考查1.北京卷,5用Xho和Sal 两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是()A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B图2中酶切产物可用于构建重组DNAC泳道中是用Sal处理得到的酶切产物D图中被酶切的DNA片段是单链DNA2经典模拟如图为DNA
6、分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A BC D32022江苏省东台中学高三检测“工欲善其事,必先利其器”。限制酶、DNA连接酶的发现为DNA切割、连接功能基因的获得以及表达载体的构建创造了条件,下列关于限制酶和DNA连接酶的叙述,正确的是()A两者都是从原核生物中分离纯化出来的B两者的催化都会导致磷酸二酯键数目的改变C限制酶都能在特定位点切割产生黏性末端DT4DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端4经典模拟近年诞生的 CRISPR/Cas9基因编辑技术可进行基因定点编辑。 CRISPR/Cas9系统主要包括Ca
7、s9(核酸内切酶)和向导RNA,其原理是由向导RNA引导Cas9到一个特定的基因位点进行切割(上述过程见下图)。下列相关叙述,正确的是()ACRISPR/Cas9的组成物质是在核糖体上合成的B.向导RNA的合成需要逆转录酶的参与C基因的定点编辑过程只涉及碱基AU,GC的互补配对D切割后形成的每个DNA片段均含有两个游离的磷酸基团考向二 基因工程操作工具的综合考查5.2022湖北高三模拟大米铁含量极低,科研人员通过基因工程、植物组织培养等现代生物技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。下图为培育转基因水稻过程示意图,其中为过程,EcoR、Hind 、BamH为限
8、制酶。(1)该转基因水稻培育过程中选取目的基因用到的限制酶是_。这么操作的优点是_。(回答3点)(2)PCR是获取大量目的基因的一种方法,反应体系的成分中有两种引物,对两种引物的设计要求之一是:两种引物之间不能碱基互补配对,试分析原因_;下图展示了用PCR技术从DNA分子中获取铁合蛋白基因的过程,A、B、C、D是四种引物,选择图中的_引物通过PCR三次循环就可将铁合蛋白基因分离出来。(3)图中过程,属于_技术,制备的培养基是由无机营养成分、有机营养成分、_四部分组成。6全国卷,40图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点,图(b
9、)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。图(b)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接,理由是_。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示,这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_,不能表达的原因是_。(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有_和_,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。7全国卷,40植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物
10、乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题:(1)理论上,基因组文库含有生物的_基因;而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的_,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时,则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两
11、条上”)。8经典高考根据基因工程的有关知识,回答下列问题。(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有_和_。(2)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下:AATTCG GCTTAA为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割,该酶必须具有的特点是_。(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即_DNA连接酶和_DNA连接酶。(4)反转录的模板是_,产物是_。若要在体外获得大量反转录产物,常采用_技术。(5)基因工程中除质粒外,_和_也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用
12、未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是_。考点二基因工程的基本操作程序及应用(国考5年7考)(全国卷:2021全国甲卷;2020全国卷;2019全国卷;2018全国卷;2017全国卷、)任务驱动探究突破任务1结合抗虫棉的培育过程图填空(1)从图中可以看出,目的基因是_,使用的载体是_,将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是_。(2)请写出两种检测目的基因是否表达的方法:_。任务2观察基因工程的操作过程,分析每一步骤的操作程序(1)目的基因的获取从_中获取利用_技术扩增通过化学方法人工合成(2)基因表达载体的构建组成目的基因_终止子_(3) 将目的基因导入受体细胞方法植物:_、基因枪法、_动物:_
13、技术微生物:感受态细胞法(4)目的基因的检测与鉴定利用_技术检测目的基因的有无利用_技术检测目的基因的转录利用_技术检测目的基因的翻译利用_的鉴定检测重组性状的表达易错提醒基因工程操作的四个易错点(1)目的基因的插入位点不是随意的,基因表达需要启动子与终止子的调控,所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。(3)农杆菌转化法原理:农杆菌易感染双子叶或裸子植物的细胞,并将其Ti质粒上的TDNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。(4)启动子起始密码子,终止子终止密码子启动子和终止子位于DNA片段上,分别控制转录过
14、程的启动和终止;起始密码子和终止密码子位于mRNA上,分别控制翻译过程的启动和终止。任务3目的基因的检测和鉴定任务4完善基因工程的应用技术名称应用植物基因工程培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和_转基因植物,利用转基因改良植物的品质动物基因工程提高动物生长速度,改善畜产品的品质,用转基因动物生产_,用转基因动物作_的供体基因治疗把_导入病人体内,使其表达产物发挥作用,从而治疗疾病,分为体内基因治疗和体外基因治疗任务5探究基因治疗与基因诊断的不同点原理操作过程进展基因治疗_利用_导入有基因缺陷的细胞中,以表达出正常性状来治疗临床实验基因诊断_制作特定_与病人样品DNA混合,分析杂交带情况临床应用
15、任务6研析深化教材,析因推理归纳,提升学科素养(1)用箭头及简要的文字简述基因组文库和部分基因文库的构建过程。_。(2)为什么不同生物的基因可以拼接起来?_。(3)为什么一种生物的基因可以在另一种生物的细胞内表达?_。考向分类对点落实考向一 对基因工程操作程序的考查1.2022山东省高三检测为使玉米获得抗除草剂性状, 需进行如图所示的操作。报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中,愈伤组织表面常残留农杆菌,导致未转化的愈伤组织也可能在选择培养基上生长。下列叙述不正确的是()A筛选1需要用含有氨苄青霉素的培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌B筛选2需要用无色物质K处理愈伤组织并筛选出呈
16、现蓝色的组织C为使除草剂抗性基因G在农杆菌中高效表达,需要把目的基因片段插入到表达载体的复制原点和启动子之间D为从个体水平上检测图中玉米植株A是否具有抗除草剂性状,可采用的方法是用相应除草剂喷洒待测玉米植株2经典模拟如图表示用化学方法合成目的基因的过程。据图分析,下列叙述正确的是()A过程需要DNA连接酶B过程需要限制性核酸内切酶C目的基因的碱基序列是已知的D若某质粒能与目的基因重组,则该质粒和目的基因的碱基序列相同考向二 对基因工程的综合考查3.2022重庆市江津中学高三模拟黄萎病是危害棉花种植的常见疾病,科学家通过基因工程技术将抗黄萎病基因葡萄糖氧化酶基因(GO)导入棉花,获得抗黄萎病棉花
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