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一、本专题技术名词
主要：基因工程（DNA重组技术）、目的基因、基因文库、PCR（聚合酶链式反应）、基因表达载体、DNA分子杂交技术、蛋白质工程
次要：限制性内切酶（限制酶）、DNA连接酶、基因组文库、部分基因文库（cDNA 文库）、启动子、终止子、标记基因、基因治疗
二、本专题总概念图
三、本专题分概念图：
1．1 DNA重组技术的基本工具
1．2 基因工程的基本操作程序
1．3 基因工程的应用
1．4 蛋白质工程的崛起
[随堂检测] 1．下列有关转基因植物的说法错误的是() A．用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒 B．可以克服远缘杂交的障碍 C．比传统育种所需时间短 D．可用来培育高产、稳产、耐贮存的作物 解析：选A。基因工程培育的抗虫植物只能抗某种虫害，不一定能抗病毒；利用基因工程可以培育高产、稳产、耐贮存的作物；植物基因工程的应用解决了传统育种的缺陷，可以克服远缘杂交的障碍；且能缩短育种年限。 2．下列关于植物、动物以及微生物在基因工程的应用方面的叙述，错误的是() A．动物和微生物可以生产基因工程药物，植物不能 B．三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同 C．三类生物技术操作原理相同 D．三类生物技术操作中用到的工具酶相同 解析：选A。除基因工程的第三步“将目的基因导入受体细胞”的方法不同外，三类生物在基因工程的应用中，从原理、使用工具到操作流程等基本一致，B、C、D项正确；三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物，A项错误。 3．近年来基因工程的发展非常迅猛，基因治疗不断取得新进展。下列疾病可用基因治疗医治的是() A．21-三体综合征B．镰刀型细胞贫血症 C．地方性甲状腺肿D．青少年型糖尿病 解析：选B。21-三体综合征是染色体异常遗传病，患者21号染色体有三条，病因不属于基因异常，不能进行基因治疗；镰刀型细胞贫血症可用基因治疗医治；地方性甲状腺肿采取的是放射性治疗或手术治疗；青少年型糖尿病属于自身免疫病，必须注射胰岛素治疗。 4．干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每300升人血中只能提取1 mg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下办法生产干扰素。如图所示： 从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是() A．个体间的杂交B．基因工程 C．细胞融合D．器官移植
高中生物选修三基因工程主要知识点（1.1、1.2） 一、基因工程：按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 一、基因工程的三大工具：限制性核酸内切酶—“分子手术刀”；DNA连接酶—“分子缝合针”；基因进入受体细胞的载体—“分子运输车”。 二、限制性核酸内切酶的特点：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且是每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 三、限制酶识别序列的特点：反向对称，重复排列。 四、限制酶在原核生物中的作用：切割外源DNA，保护细菌细胞。 五、为什么限制酶不剪切原核生物自身的DNA分子？原核生物本身不含相应特异性序列；对DNA分子进行甲基化修饰。 六、两种常见的DNA连接酶：E〃coli DNA连接酶：源自大肠杆菌，只连接黏性末端；T4DNA连接酶：提取自T4噬菌体，两种末端均可连接，连接平末端效率低。 七、DNA连接酶和DNA聚合酶的相同点：都是蛋白质；都能生成3'磷酸二酯键。不同：前者在两个片段之间形成3'磷酸二酯键，后者只能将单个核苷酸连接到已有片段上；前者不需要模版，后者需要。 八、载体需要满足的条件：有一到多个限制酶切点；对受体细胞无害；导入基因能在受体细胞内复制和表达；有某些标记基因；分子大小合适。 九、质粒：一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。 十、标记基因的作用：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。 十一、三类载体：质粒；λ噬菌体的衍生物；动植物病毒。 十二、获取目的基因的方法：说法一：从自然界已有的物种中分体（鸟枪法、反转录法）、用人工的方法合成；说法二：从基因文库中获取（鸟枪法、反转录法）、利用PCR技术合成、用化学方法人工合成。 十三、基因库：一个物种中全部个体的全部基因的总和；基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，个个受体菌分别含有这种生物的不同的基因；基因组文库：含有某种生物全部基因的基因文库；部分基因文库：只含有一种生物部分基因的基因文库；cDNA文库：用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中。 十四、 文库类型cDNA文库基因组文库 文库大小小大 启动子无有 内含子无有 基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因 物种间基因交流可以部分基因可以 十五、人工合成目的基因的两个条件：基因比较小；核苷酸序列已知。 十六、目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以使一些具有调控作用的因
高中生物选修三基因工程知识点 基因工程：是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果： 经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 （1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 （2）与DNA聚合酶作用的异同：
（2）目的：获取大量的目的基因 （3）原理：DNA双链复制 （4）过程： 第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链； 第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合； 第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。 （5）特点：指数(2^n)形式扩增 第二步：基因表达载体的构建(核心) 1.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。 2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因 （1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。 第三步：将目的基因导入受体细胞 1.转化的概念：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。 2.常用的转化方法：
第2课时基因工程的原理和技术 知识内容要求考情解读 基因工程的原 理和技术 b 1.简述基因工程的原理。 2.概述基因工程基本操作的几个步 骤。 一、基因工程的原理 1．基本原理 让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定和高效地表达。 2．变异类型 基因工程属于可遗传变异中的基因重组。 归纳总结(1)在基因工程中，不同DNA链的断裂和连接产生DNA片段的交换和重新组合，形成了新的DNA分子，在这个操作中交换了DNA片段，故属于基因重组。 (2)基因工程中的基因重组不同于减数分裂过程中的基因重组。前者属于无性生殖中的重组，并发生在不同种生物间，打破了物种间的界线，可以定向地改造生物的遗传特性，此操作均在细胞外进行。 例1科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”，可以携带DNA分子。把它注射入组织中，可以通过细胞的内吞作用进入细胞内，DNA被释放出来，进入到细胞核内，最终整合到细胞染色体上，成为细胞基因组的一部分，DNA整合到细胞染色体中的过程属于( ) A．基因突变B．基因重组 C．基因互换D．染色体畸变 答案 B 解析基因突变是基因内部结构的改变；染色体畸变是以染色体作为研究对象，探讨染色体结构和数目的变化；基因工程是将外源基因导入受体细胞，得到人们所需要的产物，属于基因重组。 例2下列叙述符合基因工程基本原理的是( ) 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 答案 B 解析基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基
第Ⅱ卷非选择题 三．非选择题： 29．（7分）SARS 病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用于治疗其他非典病人。有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如下图所示。请根据下图回答： SARS 病毒 [丙的研究] 抽取血清 蛋白质X [乙的研究] 注射 注射 灭活或 培养 非典病人B 治愈的病人B 非典病人D 减毒处理 动物实验 健康人C 健康人C 健康人C 治愈的病人D （1）从免疫学的角度看，SARS 病毒对于人来讲属于 ，治愈的病人A 的血清中因为含有 ，所以可用来治疗“非典”病人B 。 （2）甲的研究中，所合成或生产的蛋白质X 是 ，它可以通过化学的方法合成，也可以通过生物学方法—— 技术生产。 （3）乙的研究目的主要是制造出 以保护易感人群。图中使健康人C 获得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的 免疫。 （4）图中丙主要研究不同国家和地区SARS 病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种或多种 提供科学依据。 30．（8分）聚合酶链式反应(PCR 技术)是在实验室中以少量样品DNA 制备大量DNA 的生化技术，反应系统中包括微量样品DNA 、DNA 聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸及ATP 等。反应中新合成的DNA 又可以作为下一轮反应的模板，故DNA 数以指数方式扩增，其简要过程如右图所示。 （1）某个DNA 样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4，则经过PCR 仪五次循环后，将产生 个DNA 分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少是 个。 （2）分别以不同生物的DNA 样品为模板合成的各个新DNA 之间存在差异，这些差异是 。 （3）请指出PCR 技术与转录过程的三个不同之处： ① 。 ② 。 循环重复 [甲的研究] 用激素等治疗 非典病人A 治愈的病人A 健康人合成或生产 其他辅助治疗 接种 提纯、
专题一基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在 DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 黏性末端：当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。 平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coli DNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的 磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效 率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是 DNA连接酶DNA聚合酶不同点连接的DNA 双链单链 模板不要模板要模板 连接的对象2个DNA片段单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上相同点作用实质形成磷酸二酯键 化学本质蛋白质 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 ④对受体细胞无害。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 （1）获取方法：从基因文库中获取目的基因
高中生物选修3第一章基因工程习题 1. SARS 病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用于 治疗其他非典病人。有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如下图 所示。请根据下图回答： SARS 病毒 [丙的研究] 抽取血清 蛋白质X [乙的研究] 注射 注射 灭活或 培养 非典病人B 治愈的病人B 非典病人D 减毒处理 动物实验 健康人C 健康人C 健康人C 治愈的病人D （1）从免疫学的角度看，SARS 病毒对于人来讲属于 ，治愈的病人A 的血清中因 为含有 ，所以可用来治疗“非典”病人B 。 （2）甲的研究中，所合成或生产的蛋白质X 是 ，它可以通过化学的方法合成，也 可以通过生物学方法—— 技术生产。 （3）乙的研究目的主要是制造出 以保护易感人群。图中使健康人C 获 得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的 免疫。 （4）图中丙主要研究不同国家和地区SARS 病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种 或多种 提供科学依据。 2. 聚合酶链式反应(PCR 技术)是在实验室中以少量样品DNA 制备大量DNA 的生化技术， 反应系统中包括微量样品DNA 、DNA 聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸及ATP 等。 反应中新合成的DNA 又可以作为下一轮反应的模板，故DNA 数以指数方式扩增，其简要 过程如右图所示。 （1）某个DNA 样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4，则 经过PCR 仪五次循环后，将产生 个DNA 分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的 数量至少是 个。 （2）分别以不同生物的DNA 样品为模板合成的各个新DNA 之间存在差异，这些差异是 。 （3）请指出PCR 技术与转录过程的三个不同之处： ① 。 ② 。 ③ 。 3. 逆转录病毒的遗传物质RNA 能逆转录生成DNA ，并进一步整合到宿主细胞的某条染色 体中。用逆转录病毒作为运载体可用于基因治疗和培育转基因动物等。 （1）病毒在无生命培养基上不能生长，必须依靠活细胞提供 循环重复 [甲的研究] 用激素等治疗 非典病人A 治愈的病人A 健康人合成或生产 其他辅助治疗 接种 提纯、
2013—2014学年第二学期主备人：审核人：教务领导：编号：sw20150402 第一章基因工程 第一节基因工程的概述（二）基因工程的一般过程 班级：学习小组：姓名：小组评价：教师评价： 【学习目标】能简述基因工程的一般步骤 【学习重难点】基因工程的步骤的具体内容 【自主学习】阅读课本13-18页相关内容，回答下列问题。 知识点一：基因工程的一般步骤 请简述基因工程一般分为哪几个步骤？ 知识点二：基因工程各步骤分析 一、目的基因的获取 1、什么是目的基因？获取目的基因的方法有哪些？ 2、请简述获取目的基因各方法的简单过程。 二、基因表达载体的构建（制备重组DNA分子） 1、构建基因表达载体的目的是什么? 2、一个基因表达的载体最少应包含哪些部分结构？各部分结构有何作用？ 3、终止子和终止密码子有何区别？ 三、将目的基因导入受体细胞（转化受体细胞） 1、何谓“转化受体细胞”？ 2、如何将目的基因导入受体细胞（从动物、植物、微生物细胞分析）？ 四、目的基因的检测和鉴定（筛选） 1、分析课本“知识海洋”的内容，描述如何利用“抗性基因”筛选出含有目的基因的重组大肠杆菌细胞？
五、实现功能的表达 人们所需的基因表达产物有哪些？ 【合作探究】请将自己的观点在小组内交流后形成统一意见，展示给大家吧！！ 请以人的生长激素基因为目的基因，设计并绘简图来描述基因工程生产人生长激素的过程。 【目标检测】 1、基因工程的主要技术环节依次是( ) ①筛选获得含有目的基因的受体细胞 ②制备重组DNA分子③使目的基因表达 ④获得目的基因⑤转化进入受体细胞 A、①②③④⑤ B、④⑤②③① C、④②⑤①③ D、③②④⑤① 2、基因工程是在DNA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步骤是( ) A、人工合成基因 B、基因表达载体的构建 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测与鉴定 3、下列获取目的基因的方法中需要模板链的是(多选) A、从基因文库中获取目的基因 B、利用PCR技术扩增目的基因 C、利用转录法获取目的基因 D、利用人工合成法获取目的基因 4、将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒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 5、在基因工程中用来修饰、改造基因的工具是 ( ) A、限制酶和DNA连接酶 B、限制酶和水解酶 C、限制酶和载体 D、DNA连接酶和载体 6、下列关于基因工程的叙述中，正确的是 A、目的基因的核苷酸序列都是已知的 B、接受外源基因的转基因植物成为一个新物种 C、可从人肝脏细胞中提取胰岛素原的mRNA，反转录获得人胰岛素原基因 D、培育转基因动物时常选择受精卵作为受体细胞 9、科学家通过基因工程的方法培育抗虫棉时，需从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花结合起来并发挥作用，请完成下列有关问题： （1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是______________，此工具主要存在于______________中，其特点是____________________________。 （2）苏云金芽孢杆菌中一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常用的方法是”鸟枪法”。具体做法是：用______________将苏云金芽孢杆菌的______________切成许多片段，然后将这些片段分别______________，再通过______________导入不同的受体细胞中，让它们在各个不同的受体细胞中大量______________，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把_______________分离出来。 （3）进行基因工程操作一般要经过的步骤是：___________；_____________；______________；______________。【课后反思】你还有什么疑问吗？请写下来或提交小组再进行讨论。
专题1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA 重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来； 而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。 DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：入噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：DNA双链复制 （2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。 第二步：基因表达载体的构建 1.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。 2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因 （1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
第3节基因工程的应用 【本节重难点】 重点：1.基因工程在农业和医疗等方面的应用 难点：1.基因治疗 【知识精讲】 教材梳理 知识点一植物基因工程的应用 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.提高抗逆性 （1）常用抗虫基因：用于抗虫（杀虫）的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。 （2）常用抗病基因：a.抗病毒基因有：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；b.抗真菌基因有：几丁质酶基因和抗毒素合成基因 （3）其他抗逆基因：环境条件对农作物的生产会造成很大影响，并且这些影响是多方面的，因此，抗逆性基因也有多种多样，如：抗盐碱和干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻基因、抗除草剂基因等等。 2.改良植物品质 由于人们的食品含有的营养不平衡，不能满足人们对食品的要求，这样，可以通过转基因技术，使植物能够合成某些本来不能合成的物质。如科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。 3.生产药物 基因工程不但促进了传统技术的变革，也为人类提供了传统产业难以得到的许多昂贵药品，并已形成基因工程制药业的雏形。目前诸如人胰岛素、人生长激素、人脑激素、 α－干扰素、乙肝疫苗、蛋白C、组织血纤维蛋白溶酶原激活剂等数十种基因工程药物已实现商品化。此外，还有促红细胞生成素、白细胞介素－2、肾素、心钠素等一大批珍贵药品正处于试用或临床试验阶段。 知识点二动物基因工程的应用 1.用于提高动物生长速度：由于外援生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快，将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。如：转基因绵羊和转基因鲤鱼。 2.用于改善畜产品的品质：基因工程可用于改善畜产品的品质。如：有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，这样所获得的牛奶其成分不受影响，但乳糖的含量大大减低。 3.用转基因动物做器官移植的供体：目前，人体移植器官短缺是一个世界性的难题，用其它动物的器官替代，又会出现免疫排斥现象，现在，科学家正试图利用基因工程方法对一些动物的器官进行改造，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。 知识点三基因治疗 1.概念：基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。 2.方法：体外基因治疗和体内基因治疗 体外基因治疗：先从病人体内获得某种相关细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再
专题一基因工程基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 黏性末端：当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。 平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coli DNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的 磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效 率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 ④对受体细胞无害。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
生物练习2 专题一 基因工程测试 一、选择题 1. 有关基因工程的叙述正确的是（ ） A.限制酶只在获得目的基因时才用 B.重组质粒的形成是在细胞内完成的 C.质粒都可作为载体 D.蛋白质的结构成分为合成目的基因提供资料 2. 基因工程是在DNA 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.目的基因与运载体结合 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测表达 3. 水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中有三种氨基酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。在转基因技术中，这种蛋白质的作用（ ） A.促使目的基因导入宿主细胞中 B.促使目的基因在宿主细胞中复制 C.使目的基因容易被检测出来 D.使目的基因容易成功表达 4. 应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指（ ） A.用于检测疾病的医疗器械 B.用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA 分子 C.合成β—球蛋白的DNA D.合成苯丙氨酸羟化酶的DNA 片段 5. 基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA 子中的GAATTC 顺序，切点在G 和A 之间，这是应用了酶的（ ） A ．高效性 B.专一性 C ．多样性 D.催化活性受外界条件影响 6. 下列平末端属于同一种限制酶切割而成的是（ ） A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 7. 下列属于PCR 技术的条件的是（ ） ①单链的脱氧核苷酸序列引物 ②目的基因所在的DNA 片段 ③脱氧核苷酸 ④核糖核苷酸 ⑤DNA 连接酶 ⑥DNA 聚合酶 ⑦DNA 限制性内切酶 A.①②③⑤ B.①②③⑥ C.①②③⑤⑦ D.①②④⑤⑦ 8.质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如图所示，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，下表是外源基因插入位置（插入点有a 、b 、c ），请根据表中提供细菌的生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是：（ ） A ．①是c ；②是b ；③是a B ．①是a 和b ；②是a ；③是b C ．①是a 和b ；②是b ；③是a D ．①是c ；②是a ；③是b 9、蛋白质工程中，直接需要进行操作的对象是（ ） A.氨基酸结构 B.蛋白质的空间结构 C.肽链结构 D.基因结构
高中生物选修3第一章基因工程习题 一．单选题：每小题只有一个选项最符合题意。 1．下列有关基因工程的叙述，正确的是：（） A．DNA连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来 B．目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变 C．目的基因与运载体结合的过程发生在细胞外 D．常使用的运载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等 2．下列关于基因工程的叙述，正确的是：（） A．基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因 B．细菌质粒是基因工程常用的运载体 C．通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA D．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 3．与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是：（） A．反转录酶B．RNA聚合酶C．DNA连接酶D．解旋酶4．限制性内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断，一种能对GAATTC专一识别的限制酶，打断的化学键是：（） A．G与A之间的键B．G与C之间的键 C．A与T之间的键D．磷酸与脱氧核糖之间的键 5．下面图中a、b、c、d代表的结构正确的是：（） A．a—质粒RNA B．b—限制性外切酶 C．c—RNA聚合酶D．d—外源基因 6．除下列哪一项外，转基因工程的运载体必须具备的条件是：（） A．能在宿主细胞中复制并保存B．具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接C．具有标记基因，便于进行筛选D．是环状形态的DNA分子 7．目的基因与运载体结合所需的条件是：（） ①同一种限制酶②具有标记基因的质粒③RNA聚合酶④目的基因 ⑤DNA连接酶⑥四种脱氧核苷酸⑦ATP A．①②③④⑤⑥⑦B．①②④⑤⑥⑦ C. ①②③④⑤ D. ①②④⑤⑦8．下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是：（） A．染色体只存在于真核生物细胞中，质粒只存在于原核生物细胞中 B．在基因工程中染色体和质粒均可以作为运载体 C．染色体和质粒均与生物的遗传有关 D．染色体和质粒的化学本质相同 9．苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是：（） A．是否有抗生素抗性B．是否能检测到标记基因 C．是否有相应的性状D．是否能分离到目的基因 10．如果科学家通过转基因工程，成功地把一名女性血友病患者的造血细胞进行改造，使其凝血功能恢复正常。那么，她后来所生的儿子中：（）
专题１基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具 １．基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。操作水平是DNA分子水平，操作环境是在体外。 ２．“分子手术刀”──限制性核酸内切酶。这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今已从近300种微生物中分离出了约4000种限制酶。能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列；切开两个两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成黏性末端或平末端。 ３．“分子缝合针”──DNA连接酶。将切下来的DNA片段拼接成新的DNA 分子，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。种类：1）E.coli DNA连接酶：只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来2）T4 DNA连接酶：既可以“缝合”双链DNA片段互补的粘性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低 ４．“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。作为载体的必要条件：能自我复制、有切割位点、有遗传标记基因等。载体的种类：细菌质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 1.2 基因工程的基本操作程序 １．基因工程的基本操作步骤主要包括：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。 ２.目的基因的获取方法：从基因文库中获取、利用PCR提取目的基因、人工合成法。 3.PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。原理DNA双链
复制。条件：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq 酶）。方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。 4．基因表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。 5．基因表达的载体的组成目的基因 +启动子 + 终止子 + 标记基因6．转化：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。 7.导入植物细胞：农杆菌转化法（表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植 物细胞） 这是双子叶植物和裸子植物中常用的基因转化方法；基因枪法，这是单子叶植物中常用的基因转化方法；花粉管通道法，这种方法十分简便经济，我国的转基因抗虫棉就是用这种方法得到的。 8.导入动物细胞：显微注射法，将基因表达载体提纯，用显微注射仪注射到受精卵中。 9.导入微生物细胞：Ca2＋处理受体细胞成为感受态细胞，再进行混合。 10.检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的DNA杂交，看是否有杂交带。检测是否转录出了mRNA，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有杂交带。检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原－抗体杂交，看是否有杂交带。还可以根据其性状进行个体水平的 鉴定。 1.3 基因工程的应用 一、植物基因工程成果 1．抗虫转基因植物 杀虫基因：主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抵制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、
选修3专题一基因工程 第三节基因工程的应用 一、选择题（每小题只有一个选项最符合题意） 1、以下说法正确的是 ( ) A．目的基因是指重组DNA质粒 B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C．重组DNA所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 D．只要受体细胞中含有目的基因，目的基因一定能够表达 2、“超级细菌”是指把三种假单孢杆菌能分解不同烃类化合物的基因，同时“移入到另外一种假单孢杆菌的细胞内，使之具有能分解四种烃类化合物的功能。”请判断培育此物种的理论基础是 ( ) A．DNA分子双螺旋结构理论 B．细胞全能性理论C．生物进化理论 D．经典遗传三大定律3、基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。从变异角度分析这属于( ) A．基因突变 B．染色体结构变异C．基因重组 D．染色体数目变异 4、目前科学家把兔子的血红蛋白基因导入到大肠杆菌中，在大肠杆菌中合成了兔子的血红蛋白。下列所叙述的哪一项不是这一先进技术的理论依据（） A.所有生物共用一套密码子 B.基因能控制蛋白质的合成 C.兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由4种脱氧核苷酸构成，都遵循碱基互补配对原则，都具有相同的空间结构 D.兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先 5、科学家将菜豆储存蛋白的具有转移到向日葵中，培育出了“向日葵豆”植物。这一过程不涉及（） A.DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B.DNA以其一条链为模板合成RNA C.RNA以自身为模板自我复制 D.按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质 6、下列关于基因工程的叙述，正确的是（） A.基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因 B.细菌质粒是基因工程常用的运载体 C.通常用一种限制性内切酶处理含有目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA D.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 7、不是基因工程方法生产的药物是 ( ) A．干扰素B．白细胞介素 C．青霉素D．乙肝疫苗 8、有关基因工程的成果及应用的说法不正确的是( ) ①用基因工程方法培育的抗虫植物和能抗病毒的植物②基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培育体型巨大、品质优良的动物③任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，所以假单孢杆菌是“超级菌”④基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物 A.①② B.③④ C.②③ D.②④ 9、治疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传疾病的根本途径是( ) A、口服化学药物 B、注射化学药物 C、利用辐射或药物诱发致病基因突变 D、采取基因疗法替换致病基因 10、人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是( ) A、大肠杆菌 B、酵母菌 C、T4噬菌体 D、质粒DNA 11、下列关于基因成果的叙述，错误的是（） A.在医药卫生方面，主要用于诊断治
2014年 专题1 基因工程 （天津卷）4.为达到相应目的，必须 ．．通过分子检测的是 A.携带链霉素抗性基因受体菌的筛选 B.产生抗人白细胞介素－8抗体的杂交瘤细胞的筛选 C.转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定三体综合征的诊断 【答案】B 【解析】可通过将受体菌接种在含链霉素的培养基中筛选携带链霉素抗性基因的受体菌，A错误；抗人白细胞介素的杂交瘤细胞应通过抗原-抗体杂交技术筛选产生，B正确；在棉花田中人工放入害虫可检验转基因抗虫棉的抗虫效果，C错误；可利用显微镜检测21三体综合征，D错误。 （广东卷）25利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图14所示，下列叙述正确的是（） A、过程①需使用逆转录酶 B、过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因 C、过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备 D、过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞【答案】AD 【解析】过程①是以RNA为模板合成DNA的过程，即逆转录过程，需要逆转录酶的催化，故A 正确；过程②表示利用PCR扩增目的基因，在PCR过程中，不需要解旋酶，是通过控制温度来达到解旋的目的，故B错；利用氯化钙处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，故C错；检测目的基因是否成功导入受体细胞的染色体DNA 中，可以采用DNA分子杂交技术，故D正确 （课标Ⅱ卷）40．[生物——选修3：现代生物科技专题](15分) 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3∶1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“同源染色体的两条上”）。 【答案】（1）全部部分（2）筛选（3）乙表达产物耐旱性（4）同源染色体的一条上 【解析】（1）基因文库包括基因组文库和cDNA文库，基因组文库包含生物基因组的所全部基因，cDNA文库是以mRNA 反转录后构建的，只含有已经表达的基因（并不是所有基因都会表达），即部分基因。 （2）从基因文库中获取目的基因需要进行筛选。 （3）要提高植物乙的耐旱性，需要要利用农杆菌转化法将耐旱基因导入植物乙的体细胞中。要检测目的基因（耐旱基因）是否表达应该用抗原抗体杂交检测目的基因（耐旱基因）的表达产物（即耐旱的相关蛋白质）；个体水平检测可以通过田间实验，观察检测其耐旱性情况。 （4）如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上，则子代将全部表现耐旱，不会出现性状分离。[或“如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上，则转基因植株的基因型可以用A_表示（A表示耐旱基因，_表示另一条染色体上没有相应的基因），A_自交后代基因型为AA∶A_∶_ _=1∶2∶1，所以耐旱∶不耐旱=3∶1，与题意相符 （天津卷）8.（12分）嗜热土壤芽胞杆菌产生的β-葡萄糖苷酶（BglB）是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，开展了以下试验： Ⅰ.利用大肠杆菌表达BglB酶 （1）PCR扩增bglB基因时，选用基因组DNA作模板。 （2）右图为质粒限制酶酶切图谱。bglB基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒，扩增的bglB基因两端需分别引入和不同限制酶的识别序列。 （3）大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为。 Ⅱ.温度对BglB酶活性的影响 （4）据图1、2可知，80℃保温30分钟后，BglB酶会；为高效利用BglB酶降解纤维素，反应温度最好控制在（单选）。
第2课时基因工程的实施过程 学习导航明目标、知重点难点 简述基因工程的一般过程。(重点) 理解基因工程每个步骤的原理、方法和过程。(重、难点) 阅读教材P13～18完成基因工程的实施相关问题 基因工程涉及多种技术操作，主要包括获取目的基因，构建基因表达载体，将目的基因导入受体细胞，以及目的基因的检测和鉴定等步骤。 1．获取目的基因 (1)通过基因文库获取目的基因。 (2)通过PCR技术扩增目的基因。 (3)通过化学方法直接人工合成目的基因。 2．构建基因表达载体 (1)是实施基因工程的核心步骤，其操作过程是将目的基因与质粒、λ噬菌体或一些动植物病毒等在体外进行重组。 (2)一个基因表达载体除了目的基因外，还应包括启动子、终止子和标记基因等。 (3)启动子是位于目的基因上游的一段核苷酸序列，是RNA聚合酶识别、结合的部位。 (4)终止子是一段特殊的DNA片段，是载体上终止目的基因转录的核苷酸序列。 3．导入目的基因 (1)将基因表达载体导入受体细胞是实施基因工程的重要步骤。 (2)将目的基因导入植物细胞的常用方法——农杆菌转化法。 (3)将目的基因导入动物细胞的常用方法——显微注射法。 (4)将目的基因导入微生物细胞的方法——转化法，用Ca2＋处理，使大肠杆菌等成为一种能够吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。 4．检测和鉴定目的基因 用DNA分子杂交法进行DNA水平和RNA水平检测，采用抗原—抗体杂交从蛋白质水平检测，有时还需要从个体水平对其生物学特定性状进行检测。
判一判 (1)所有的目的基因都可从基因文库中直接获得。(×) (2)标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(√) (3)启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位。(√) (4)抗虫或抗病的接种实验属于分子水平的检测。(×) 连一连 目的基因的获取与基因表达载体的构建 基因工程涉及多种技术操作，首先需要获取目的基因，构建基因表达载体。结合教材P13～15第六段内容完成以下探究。 探究1 完善下面基因工程的操作示意图，概述基因工程的一般步骤 由图分析基因工程的“施工”过程主要包括获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞及目的基因的检测和鉴定。 探究2 结合教材完成下面问题，理解目的基因的获取 (1)通过基因文库获取目的基因