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现代生物科技专题基因工程一、DNA重组技术的基本工具(填空)1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”。
(1)来源：主要从________中分离纯化出来的。
(2)作用特点：能够识别双链DNA分子__________________，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的______断开。
(3)作用结果：产生________或________。
答案：1．(1)原核细胞(2)特定核苷酸序列磷酸二酯键(3)黏性末端平末端2．DNA连接酶——“分子缝合针”。
(1)作用：将________拼接成新的DNA分子。
(2)种类：E· DNA连接酶：只能连接_____T4 DNA连接酶：既能连接又能连接答案：2．(1)DNA片段(2)黏性末端黏性末端平末端3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”。
(1)作用：将________送入受体细胞中。
(2)常用种类：______、λ噬菌体的衍生物、______。
(3)特点：含有__________、______________切点，能在受体细胞中________________。
答案：3．(1)目的基因(2)质粒动植物病毒(3)标记基因多个限制酶复制并稳定保存二、基因工程的基本操作程序(填空)目的基因主要指编码蛋白的第一步目的基因方法的获取③用直接人工合①启动子位于基因首端，是识别和结合部位第二步②终止子位于基因，使转录在所需地方停止基因表达③标记基因鉴别受体细胞中是否含有，载体构建从而将含的细胞筛选出来④目的基因是插入的外源基因①导入植物细胞常用方法、基因第三步枪法和将目的基因②导入动物细胞常用方法导入受体细胞③导入微生物细胞常用方法DNA上常用第四步目的基因mRNA可用的检测与表达答案：结构基因PCR技术化学方法RNA聚合酶尾端目的基因目的基因农杆菌转化法花粉管通道法显微注射法Ca2＋处理法DNA分子杂交分子杂交抗原—抗体抗虫或抗病三、基因工程的应用(填表)答案：生长速率药物抗虫转基因抗逆转基因正常基因该基因的表达产物体外体内四、蛋白质工程的崛起(判断正误)1．蛋白质工程是对组成蛋白质的氨基酸或蛋白质的空间结构进行操作，来改造蛋白质的技术。
专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具一、学习目标1.说出基因工程的概念。
2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
3.说出DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
二、学习重点和难点1.学习重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2.学习难点：基因工程载体需要具备的条件。
【自主预习】1、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过______________和_______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。
由于基因工程是在__________水平上进行设计和施工的，因此又叫做______________。
2、培育转基因抗虫棉的操作过程至少需要三种工具，即_________________的“手术刀”、_______________________的“缝合针”、将体外重组好的DNA导入受体细胞的“_________”。
3、切割DNA的工具是________________，又称______。
这类酶主要是从________中分离纯化而来的。
它们能够________________________________________，并且使每一条链中特定部位的_________________的____________断开。
DNA分子经过限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——________和______。
4、将切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，是靠____________来完成的。
根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：一类是从________中分离得到的，称为E·coliDNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为_____________。
这两类酶都可以恢复被限制酶切开了的____________________________。
5、质粒是一种裸露的、________、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有_________________的_______________分子。
☆选修3 ☆现代生物科技专题(1)基因工程的诞生(2)基因工程的原理和技术(3)基因工程的应用(4)蛋白质工程(1)基因工程中三种基本工具的作用及特点(2)基因工程原理及基本操作程序(3)设计某一转基因生物的培育过程(4)基因工程的应用及取得成果的典型实例(5)蛋白质工程原理及其与基因工程的区别和联系1．1、1.2 DNA重组技术的基本工具基因工程的基本操作程序一、基因工程诞生的理论基础1．基因拼接的理论基础(1)DNA是生物的主要遗传物质。
(2)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。
(3)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。
2．外源基因在受体内表达的理论基础(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。
二、基因工程的操作工具1．限制性核酸内切酶能够特异性地识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并能在特定部位将两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，使其形成黏性末端或平末端。
2．DNA连接酶(1)常用的DNA连接酶(2)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较3.载体(1)作用：①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
(2)种类：质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。
(3)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。
三、基因工程操作的基本程序1．目的基因的获取途径(1)直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。
(2)人工合成目的基因常用的方法有：①已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。
②以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。
(3)PCR技术与DNA复制的比较2.基因表达载体的构建(1)基因表达载体的组成：启动子、目的基因、终止子以及标记基因等。
(2)基因表达载体的构建方法导入的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。
1．下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()
A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶
B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶
D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶
【答案】 C
2．(2010年南通模拟)限制酶是一种核酸内切酶，可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。
下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ的识别序列和切割位点。
切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是()
A．BamHⅠ和EcoRⅠB．BamHⅠ和HindⅢ
C．BamHⅠ和BglⅡD．EcoRⅠ和HindⅢ
【解析】只有黏性末端相同才可互补，BamHⅠ和BglⅡ切出的末端相同。
【答案】 C
3．下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是()
A．需要限制酶和DNA连接酶
B．必须在细胞内进行
C．抗生素抗性基因可作为标记基因
D．启动子位于目的基因的首端
【答案】 B
4．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，只有通过鉴定与检测才能知道。
下列属于目的基因检测和鉴定的是()
①检测受体细胞中是否有目的基因
②检测受体细胞中是否有致病基因
③检测目的基因是否转录出了mRNA
④检测目的基因是否翻译成蛋白质
A．①②③B．②③④
C．①③④D．①②④
【答案】 C
5．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↓GA TCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GA TC—。
根据下图示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
【答案】 D
6．下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答：
(1)在基因工程中，A表示_____，如果直接从苏云金芽孢杆菌中获得抗虫基因，①过程使用的酶区别于其他酶的特点是______，B表示________。
(2)B→C为转基因绵羊的培育过程，其中④用到的生物技术主要有动物细胞培养和_______。
在动物细胞培养过程中，需让培养液中含有一定量的CO2，其主要作用是________________________________________________________________________。
(3)B→D过程中，若使用的棉花受体细胞为体细胞，⑤表示的生物技术是_____。
要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程：____________________________________________ ________________________________________________________________________。
【答案】(1)目的基因能够识别特定的脱氧核苷酸序列重组DNA(2)胚胎移植维持培养液的pH(3)植物组织培养让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状
7．如下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答：
(1)在基因工程中，A→B为______技术，利用的原理是_______，其中①为____过程。
(2)加热至94 ℃的目的是使DNA中的_____键断裂，这一过程在细胞内是通过的作用来完成的。
(3)当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板链延伸，最终合成两条DNA分子，此过程中原料是，遵循的原则是________________________________________________________________________。
(4)目的基因导入绵羊受体细胞常用______技术。
(5)B→D为抗虫棉的培育过程，其中④过程常用的方法是______，要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体生物学水平上的鉴定过程：______________________________________________ ________________________________________________________________________。
【解析】(1)A→B为体外DNA复制即PCR技术，与体内DNA复制原理相同，解旋方式不同，PCR技术是用高温变性使其解旋。
(2)94 ℃时DNA双链解旋，破坏的是两条链
之间的氢键，而在细胞内DNA复制解旋时解旋酶起相同作用。
(3)PCR技术与DNA复制过程原理是相同的，即碱基互补配对，原料均为4种脱氧核苷酸。
(4)转基因动物培育中目的基因的导入常用显微注射技术。
(5)将目的基因导入植物细胞常用的方法为农杆菌转化法，其优点是能将外源基因导入到受体细胞的染色体DNA分子上；在个体水平上鉴定，即通过生物体所体现的性状来判断，抗虫棉应具有的性状为害虫吞食后使其死亡。
【答案】(1)PCR DNA复制DNA解旋(2)氢解旋酶(3)4种脱氧核苷酸碱基互补配对原则(4)显微注射(5)农杆菌转化法让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定性状
8．科学家通过基因工程方法，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。
其过程大致如下图所示。
(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是____、_______、______、_____。
(2)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T-DNA，把目的基因插入Ti质粒的T-DNA 中是利用T-DNA___________的特点。
(3)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为_____。
(4)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的是________。
(5)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是_______，这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是__________。
【答案】(1)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)可转移到受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上(3)转化(4)农杆菌转化法(5)目的基因是否插入了受体生物细胞的染色体DNA上DNA分子杂交技术
9．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用来生产食品和药物等。
科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。
基本的操作过程如下：
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。
(2)从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用_____方法获得目的基因。
本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是_____。
(3)要使载体与LTP1基因连接，首先应使用_____进___行切割。
切割完成后，采用
酶将载体与LTP1基因连接。
(4)有C进入的酵母菌分别在含有青霉素、四环素的两种选择培养基上的生长情况是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(5)除了看啤酒泡沫丰富度外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？________________________________________________________________________。
【答案】(1)基因重组(2)人工合成质粒(3)限制性核酸内切酶DNA连接(4)在含有青霉素的培养基上能存活，但在含有四环素的培养基上不能存活(5)检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白。
