w-2013届 高考生物 选修3 第1章 基因工程 一轮复习学案1 打印

课题：生物选修3 专题1 基因工程导学案 编写人： 审核组长： 审核主任： 温馨寄语： 【学习目标】 1．说出基因工程的概念 2．分析基因工程研究的理论基础 3．说出DNA 重组技术所需的三种基因工具的作用 4．简述基因工程基本操作程序的四个步骤 5．简述目的基因的获得、运载体的构建、目的基因的导入与检测等常用的方法及其基本原理 6．举例说出基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景 7．关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高 【知识梳理】 （一）DNA 重组技术的基本工具 1．基因工程的概念：是指按照＿＿＿＿＿＿＿，进行严格的设计，通过＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿技术，赋予生物以＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，创造出＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的新的生物类型和生物产品。

基因工程是在＿＿＿＿＿＿＿水平上进行设计和施工的，又叫做＿＿＿＿＿＿＿。

2．DNA 重组技术的基本工具 （1）“分子手术刀”—— ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（简称：＿＿＿＿＿） ①来源：主要是从＿＿＿＿＿＿＿中分离纯化出来的。

②功能：能够识别双链DNA 分子的某种＿＿＿＿的核苷酸序列，并且使每一条链中＿＿＿部位的两个核苷酸之间的＿＿＿＿＿＿＿断开，因此具有＿＿＿＿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：＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。

（2）“分子缝合针”—— ＿＿＿＿＿＿＿ ①作用：将＿＿＿＿＿＿＿连接起来 ②两种DNA 连接酶（E ·coliDNA 连接酶和T 4DNA 连接酶）的比较： 相同点：都缝合＿＿＿＿＿＿＿键。

区别：E ·coliDNA 连接酶来源于＿＿＿＿＿＿，只能将双链DNA 片段互补的＿＿＿＿＿之间的磷酸二酯键连接起来；而T 4DNA 连接酶来源于＿＿＿＿＿＿，它能缝合＿＿＿＿＿，但连接平末端之间的效率较＿＿＿＿。

③与DNA 聚合酶作用的异同:DNA 聚合酶只能将＿＿＿＿＿＿＿加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。

1．2 基因工程的基本操作程序复习目标1、简述基因工程原理及基本操作程序。

2、尝试设计某一转基因生物的研制过程。

复习重点基因工程基本操作程序的四个步骤。

复习难点（1）从基因文库中获取目的基因。

（2）利用PCR技术扩增目的基因。

预学案一、目的基因的获取：1．目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的。

2．获取目的基因的常用方法(1)从基因文库中获取目的基因①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多，导人受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

基因组文库：含有一种生物的基因②种类部分基因文库：含有一种生物的基因，如文库。

③建立目的：为获得大量的目的基因作准备。

④目的基因的获取根据目的基因的有关信息：基因的序列、基因的、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。

(2)利用PCR技术扩增目的基因。

①PCR：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。

②条件：有一段已知目的基因的序列。

③过程：目的基因DNA受热后解旋为，与结合，然后在的作用下进行延伸形成DNA。

④方式：指数扩增=2n(n为扩增循环的次数)(3)化学合成法：基因较小，核苷酸序列已知，可以通DNA合成仪用化学方法直接。

例1、下列获取目的基因的方法中需要模板链的是：①从基因文库中获取目的基因；②利用PCR技术扩增目的基因；③反转录法；④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③二、基因表达载体的构建1．表达载体的组成：目的基因+ + +标记基因等。

2．启动子：位于基因的，它是的部位，驱动基因转录产生mRNA。

3．终止子：位于基因的，终止。

4．表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以给下一代；使目的基因能够和发挥作用。

5．标记基因：作用是受体细胞是否含有目的基因。

6．由于受体细胞有植物、动物、微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建上也会有所差别。

高考生物复习选修三现代生物科技专题教案—第1讲基因工程考情研读·备考定位考点一基因工程的操作工具自主回顾·素养储备基础梳理1．基因工程的概念理解(1)供体：提供目的基因。

(2)操作环境：体外。

(3)操作水平：分子水平。

(4)原理：基因重组。

(5)受体：表达目的基因。

(6)本质：性状在受体体内表达。

(7)优点①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

②与诱变育种相比：定向改造生物遗传性状。

2．DNA 重组技术的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。

②作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

③结果：产生黏性末端或平末端。

(2)DNA 连接酶 ①种类：②作用：在两个核苷酸之间形成磷酸二酯键以连接两段DNA 片段。

(3)载体①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

②质粒特点⎩⎪⎨⎪⎧能自我复制有一个至多个限制酶切割位点有特殊的标记基因思维辨析易错整合，判断正误。

(1)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列( × ) (2)限制酶只能用于切割目的基因( × ) (3)限制酶也可以识别和切割RNA( × )(4)DNA 连接酶能将两碱基通过氢键连接起来( × )(5)E ·coli DNA 连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端( × )(6)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因(×)延伸探究1．DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。

[提示]不相同。

DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶连接的是单个脱氧核苷酸。

2．原核生物中限制酶为什么不切割自身的DNA?[提示]原核生物的DNA中不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰等。

3．思考并表述在基因工程的基本操作步骤中，哪些步骤发生了碱基互补配对？[提示]第一步中，碱基互补配对发生在用反转录法合成目的基因或PCR技术扩增目的基因的过程中；第二步中，碱基互补配对发生在黏性末端相互连接过程中；第四步目的基因的检测与鉴定步骤中分子杂交及基因表达时存在碱基互补配对。

第一章 基因工程基因工程的原理和技术 1．获得目的基因如果目的基因的序列是已知的，可以用____________合成目的基因，或者用__________________扩增目的基因。

如果目的基因的核苷酸序列是未知的，可以建立一个包含目的基因在内的_____________。

2．形成重组DNA 分子载体（主要是质粒）和含目的基因的DNA 分子用______________________切割，使目的基因和载体具有_______的粘性末端，然后用_______________将目的基因和载体连接在一起，形成_________分子。

3. 将重组DNA 分子导入受体细胞4．筛选含有目的基因的受体细胞肉眼无法看到质粒是否进入受体细胞，只有质粒上带_____________才能对重组DNA 是否进入受体细胞进行鉴定。

5．目的基因的表达题组训练1．如图为抗虫棉的培育过程，请据图回答：（1）该基因工程中的目的基因是 。

载体是 。

（2）该实例中，采用 方法导入目的基因。

（3）该实例中，检测目的基因是否表达最简单常见的方法是 。

A ．抗原—抗体杂交法B ．用棉叶饲喂棉铃虫C ．检测mRNA 的存在D ．显微镜直接观察2．人血清蛋白（HSA ）具有重要的医用价值．如图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径．（1）如果HSA基因序列未知，可以采用的方法获取该目的基因，为了使目的基因能够在宿主细胞中复制和稳定保存，通常要先构建后才能导入宿主细胞．（2）方框中的“？”一般选用的生物是，为了提高II过程的导入成功率，通常用处理大肠杆菌．（3）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性，所以，选择途径＿＿＿（填I或II）获取rHSA更有优势．（4）为了鉴定宿主细胞中是否产生rHSA，可以用方法来进行检验．A．检验HSA基因是否导入 B．检验细胞中是否产生相应的mRNAC．抗原、抗体杂交 D．检测是否有标记基因．3．（2015年杭州市一模）下图是某研究小组利用基因工程技术将抗农药马拉硫磷小菜蛾的羧酸酯酶（CarE）基因导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。

第1讲基因工程基因工程的基本工具及基本程序1．基因工程的概念(1)概念：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。

(2)优点①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。

2．基因工程的基本工具(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)。

①来源：主要来自原核生物。

②特点：具有专一性，表现在两个方面：识别——双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。

切割——特定核苷酸序列中的特定位点。

③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

④结果：产生黏性末端或平末端。

(2)DNA连接酶①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

②质粒的特点⎩⎪⎨⎪⎧能自我复制有一个至多个限制酶的切割位点有特殊的标记基因 ③运载体的作用：携带外源DNA 片段进入受体细胞。

3．基因工程的基本程序 (1)目的基因的获取 ①从基因文库中获取 ②人工合成⎩⎪⎨⎪⎧ 利用mRNA 反转录合成通过DNA 合成仪用化学方法人工合成 ③利用PCR 技术扩增(2)基因表达载体的构建——基因工程的核心①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

②基因表达载体的组成(3)将目的基因导入受体细胞①转化含义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内遗传和表达的过程。

②转化方法4.PCR (1)原理：DNA 双链复制。

(2)条件⎩⎪⎨⎪⎧ 模板：DNA 母链酶：Taq 酶引物：分别与单链相应序列相结合原料：分别为dCTP 、dATP 、dGTP 、dTTP 。

(4)结果：上述三步反应完成后，一个DNA 分子就变成了两个DNA 分子，随着重复次数的增多，DNA 分子就以2n的形式增加。

PCR 的反应过程都是在PCR 扩增仪中完成的。

1．基因工程技术使用限制酶需注意的四个问题(1)获取目的基因和切割载体时，经常使用同一种限制酶(也可使用能切出相同末端的不同限制酶)，目的是产生相同的黏性末端或平末端。

选修三现代生物科技专题第1讲基因工程及其安全性(含生物武器)1．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。

下列选项中能说明目的基因完成表达的是() A．棉花细胞中检测到载体上的标记基因B．山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因C．大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNAD．酵母菌细胞中提取到人的干扰素解析目的基因完成表达是指目的基因在细胞中合成相应的蛋白质，在酵母菌细胞中提取到人的干扰素，说明导入酵母菌中的人的干扰素基因完成了表达。

答案 D2．对转基因生物的安全性发生争论，与科学发展水平的限制有密切关系。

下面关于基因的相关知识中，不可能是争论的原因的是() A．对基因的结构和调控机制等的了解仍相当有限B．所转移的基因有不少是异种生物之间的基因转移C．外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的D．DNA重组技术需要有精心设计的“分子工具”解析在DNA重组技术中使用的“分子工具”包括限制性内切酶、DNA连接酶和运载体，人们可以根据需要选择使用，不可能是争论的原因。

答案 D3．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。

已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。

根据图判断下列操作正确的是()A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割解析目的基因若用限制酶Ⅰ切割时，只能在目的基因的一侧切开，而不能将其切下；质粒若用限制酶Ⅱ切割，两种标记基因均将被破坏，所以只能用限制酶Ⅰ切割质粒。

答案 D4．将人的干扰素基因通过基因定点突变，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著提高，此项技术属于() A．蛋白质工程B．细胞工程C．胚胎工程D．生态工程解析蛋白质工程是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。

选修3专题1 基因工程【章节知识网络】基因工程的概念：依据、技术、目的“分子手术刀”——限制酶基本工具“分子缝合针”——DNA连接酶“分子运输车”——载体目的基因的获取基因表达载体的构建（核心）基基本操作程序将目的基因导入受体细胞（转化）因目的基因的检测与鉴定工植物基因工程程动物基因工程基因工程的应用基因工程药品的生产基因治疗蛋白质工程：蛋白质工程崛起的缘由、基本原理【章节巩固与提高】一、选择题1、除了下列哪一项之外，其余的都是基因工程的运载体所必须具备的条件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．是环形状态的DNA分子【解析】原核细胞如细菌的核DNA也是环状DNA，但不能作运载体，因为它不具备A、B、C三个条件。

【答案】C2、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。

以下有关该基因工程的叙述错误的是( )A．采用反转录的方法得到的目的基因有内含子B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞D．用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子【解析】采用反转录的方法得到目的基因的过程是以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的目的基因。

由于信使RNA中没有与内含子相对应的部分，所以采用反转录的方法得到的目的基因不存在内含子。

基因非编码区对于基因的表达具有调控作用。

植物细胞的全能性很容易得到表达，所以转基因植物培育过程中的受体细胞可以是植物的体细胞。

限制酶具有专一性，只有用同一种限制酶处理才能获得相同的黏性末端，才能够形成重组DNA分子。

【答案】A3、科学家将β－干扰素基因进行定点突变，然后导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β－干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性。

最新考纲1．基因工程的诞生Ⅰ2．基因工程的原理及技术Ⅱ3．基因工程的应用Ⅱ4．蛋白质工程Ⅰ实验：DNA的粗提取与鉴定考纲解读1．基因工程的实质2．基因工程操作的四步曲及其操作实例3．基因工程在农业、医药生产、疾病诊断和治疗中的应用4．蛋白质工程的一般操作过程知识点一基因工程的概念及基本工具议一议：限制酶主要存在于原核生物中，它有什么意义？知识点二基因工程的基本操作程序想一想：什么叫基因文库？建立基因文库有什么意义？看一看：某研究小组在利用基因工程改造棉花时，发现转入的目的基因始终不表达，其原因可能是什么？知识点三 基因工程的应用想一想：基因治疗是针对什么样的病进行的？知识点四蛋白质工程质粒载体质粒是细菌拟核DNA外的环状DNA小分子，可在细菌间转移。

质粒是常用的转基因载体。

病毒载体病毒很适合用于基因治疗。

病毒的蛋白质外壳内能容纳多达7 500个碱基的DNA片段。

当病毒侵染宿主细胞并在细胞内增殖时，也将重组DNA带入到细胞中。

病毒已经多次用于基因治疗的临床实验。

这种方法存在的问题是宿主对病毒的免疫反应。

显微注射法DNA可以通过显微注射法转入动物细胞中。

下图所示的是目的基因的多份拷贝正通过玻璃微型吸管注射到受精卵中。

转基因小鼠和家畜都是利用这种方法产生的，但是成功率很低；只有2%～3%的受精卵发育成转基因动物，在这些动物中只有一小部分表达了转入的基因。

基因枪法这种方法是利用压缩气体产生的动力将包裹在金属颗粒表面的外源DNA打入生物组织中。

常用的金属颗粒有金粉粒子或钨粉粒子。

一些细胞能像表达自身基因一样表达导入的外源DNA。

学习笔记：自我校对：①DNA重组②体外DNA重组③转基因④遗传特性⑤生物类型⑥生物产品⑦限制酶(限制性核酸内切酶)⑧某种特定核苷酸序列⑨特定部位的磷酸二酯键○10黏性末端⑪平末端⑫DNA连接酶⑬磷酸二酯键⑭质粒⑮小型双链环状DNA⑯限制酶⑰复制⑱遗传标记基因⑲λ噬菌体的衍生物⑳编码蛋白质○21PCR技术○22启动子○23终止子○24农杆菌转化法○25显微注射法○26插入了目的基因○27转录出了mRNA○28抗病○29抗逆○30生长速度○31品质○32药物○33器官移植○34蛋白质○35蛋白质○36氨基酸○37脱氧核苷酸议一议：限制酶在原核生物中主要是切割外源DNA，使之失效，从而达到保护自己的目的。

【章节知识网络】基因工程的观点：依照、技术、目的“分子手术刀”——限制酶基本工具“分子缝合针”——DNA连结酶“分子运输车”——载体目的基因的获取基因表达载体的建立（中心）基基本操作程序将目的基因导入受体细胞（转变）因目的基因的检测与判定工植物基因工程程动物基因工程基因工程的应用基因工程药品的生产基因治疗蛋白质工程：蛋白质工程兴起的缘故、基来源理【章节稳固与提升】一、选择题1、除了以下哪一项以外，其余的都是基因工程的运载体所一定具备的条件A．能在宿主细胞中复制并保留B．拥有多个限制酶切点，以便与外源基因连结C．拥有标志基因，便于进行挑选D．是环形状态的DNA分子【分析】原核细胞如细菌的核DNA也是环状DNA，但不可以作运载体，因为它不具备A、B、C 三个条件。

【答案】 C2、科学家经过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。

以下有关该基因工程的表达错误的是 ()A．采纳反转录的方法获取的目的基因有内含子B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不行缺乏的C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞D．用同一种限制酶，分别办理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性尾端而形成重组DNA分子【分析】采纳反转录的方法获取目的基因的过程是以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，而后在酶的作用下合成双链DNA，进而获取所需要的目的基因。

因为信使RNA中没有与内拥有调控作用。

植物细胞的全能性很简单获取表达，所以转基因植物培养过程中的受体细胞能够是植物的体细胞。

限制酶拥有专一性，只实用同一种限制酶办理才能获取相同的黏性尾端，才能够形成重组DNA分子。

【答案】 A3、科学家将β－扰乱素基因进行定点突变，而后导入大肠杆菌表达，使扰乱素第17 位的半胱氨酸改变为丝氨酸，结果大大提升β－扰乱素的抗病性活性，而且提升了储藏稳固性。

该生物技术为() A．基因工程 B ．蛋白质工程C．基因突变D．细胞工程【分析】基因工程是经过对基因的操作，将切合人们需要的目的基因导入适合的生物体，使其高效表达，从中提取所需的基因控制合成的蛋白质，或表现某种性状，蛋白质产品仍旧为天然存在的蛋白质；蛋白质工程倒是对控制蛋白质合成的基因进行改造，进而实现对其编码的蛋白质的改变，所获取的已不是天然的蛋白质。