1、1基因工程 学案【考纲内容】1、基因工程的诞生 2、基因工程的原理及技术 3、基因工程的应用 4、蛋白质工程 【基础知识梳理】一、基因工程的概念：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_和_。由于基因工程在_分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做_。二、DNA 重组技术的基本工具1、限制酶（全称：_）（1）来源：主要从_中分离纯化出来（2）特点：识别_分子的_，并且使每一条链中特定部位的_之间的_键断开。（3）结果：产生黏性末端或平末端2、DNA 连接酶（1）类型：根据酶的来源不同，可分为_和_，（2）作用：连接双链 DNA
2、片段，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_。3、载体（1）种类：通常利用_作为载体，另外还有_、_等质粒的化学本质：_分子（2）特点：能_、有_、有_三、基因工程的基本操作程序1、_的获取（1）目的基因： 编码蛋白质的结构基因 。（2）获取目的基因的方法：_、_、_。（3）PCR 技术扩增目的基因原理：_过程：第一步：加热至 9095DNA_；第二步：冷却到 5560，_结合到互补 DNA 链；第三步：加热至 7075，_酶从引物起始互补链的合成。2、_的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的_。2（1）目的：使目的基因在受体细胞中_，并且可以_，使目的基因能够_。（2）组成：_（如抗生素
3、基因）启动子：是一段有特殊结构的_片段，位于_，是_酶识别和结合的部位，能驱动基因_，最终获得所需的蛋白质。终止子：也是一段有特殊结构的_，位于_。标记基因的作用：_。常用的标记基因是抗生素基因。3、将目的基因导入受体细胞生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞常用方法 _ _ _受体细胞 体细胞 _ 原核细胞转化过程将目的基因插入 Ti 质粒的TDNA 上_导入植物细胞整合到受体细胞的 DNA表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵（受精卵）_受精卵发育获得具有新性状的动物_处理细胞微生物细胞壁的通透性增加重组质粒与_混合感受态细胞吸收_4、目的基因的检测与鉴定（1）利用_检测目的基因的有无；（
4、2）利用_检测目的基因的转录；（3）利用_检测目的基因的翻译；（4）利用_生物学水平的检测鉴定重组性状的表达。四、基因工程的应用1、植物基因工程（1）主要用于提高农作物的抗逆能力（如_、_、_、_和_） 。（2）改良农作物的_。（3）利用植物生产_等方面。2、动物基因工程 （1）用于提高动物_速度。（2）用于改良畜产品的_。（3）建立_，用转基因动物生产_。（4）用转基因动物作_的供体。3、基因治疗 （1）概念：把_导入病人体内，使该基因的表达产物_。（2）效果：治疗_的最有效的手段。3（3）分类：_和_。4、基因工程药物:_、_、_、激素等。五、蛋白质工程1、概念理解： 基础：蛋白质分子的_
5、及其与_的关系。操作：_或_。结果：_。目的：满足人类的生产和生活的需求。(2)操作过程：_设计预期的蛋白质结构_合成 DNA基因表达产生需要的蛋白质。判断正误：(1)Ecoli DNA 连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端( )(2)质粒是小型环状 DNA 分子，是基因工程常用的载体( )(3)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达( )(4)抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达(2014江苏，23D)( )(5)应用 DNA 探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达(2011四川，5D)( )(6)将人的干扰素基因重组到质粒
6、后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株( )(7)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用 ( )(8)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中( )(9)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构( )(10)目前在抗菌性和溶血性均较强的多肽 P1 的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据 P1 氨基酸序列设计多条模拟肽(2013广东 3C)( ) (11)为培育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 ( )(12)目前，植物基因工程技术主要应用于提高
7、农作物的抗逆性、生产某些天然药物、改良农作物的品质、作器官移植的供体 ( )(13)基因工程药物主要来源于转基因动物生产 ( )【课后习题】1如图为 DNA 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 D2下列关于载体的叙述中，错误的是( )A载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组 DNA 分子4B对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点C目前常用的载体有质粒、 噬菌体的衍生物和动植物病毒D载体具有某些标记基因，便于对其进行切割3若要利用某目的基因(见图甲)和 P1 噬菌体载体(见图乙)构
8、建重组 DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是 Bgl(AGATCT)、EcoR(GAATTC)和 Sau3A(GATC)。下列分析合理的是( )A用 EcoR切割目的基因和 P1 噬菌体载体 B用 Bgl和 EcoR切割目的基因和 P1 噬菌体载体C用 Bgl和 Sau3A切割目的基因和 P1 噬菌体载体D用 EcoR和 Sau3A切割目的基因和 P1 噬菌体载体4右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5下列
9、用于判断目的基因是否转移成功的方法中，不属于分子检测的是( )A通过害虫吃棉叶看其是否死亡 B转基因生物基因组 DNA 与 DNA 探针能否形成杂交带C转基因生物中提取的 mRNA 与 DNA 探针能否形成杂交带D转基因生物中提取的蛋白质能否与抗体形成杂交带6.将 ada（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒 pET28b 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7.在用基因工程技术构建抗除草
10、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茶叶病毒的核酸 B.用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C.重组 DNA 分子导入原生质体 D.除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞8.2008 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。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5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
11、构 9抗菌肽对治疗癌症有一定作用，下图表示抗菌肽合成过程。下列有关叙述错误的是( ) 克 隆 目的 基 因 导 入 毕赤 酵 母 菌 筛 选菌 种 甲 醇 诱 导抗 菌 肽 表 达 分 离纯 化 功 能研 究A用 PCR 克隆目的基因不需要 DNA 解旋酶 B基因表达载体含有启动子和终止子C筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质 D分离纯化的目的是获得较纯净的抗菌肽非选择题：1.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 DNA 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
12、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 。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 mRNA，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 mRNA 是否翻译成 ，常用抗原 抗体杂交技术。（3）如果要将某目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 Ti 质粒的 中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过 DNA 重组将目的基因插入植物细胞的 上。（4）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。2.科学家从预期人的
13、生长激素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了双链 DNA 片段，获得双链 DNA。科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。已知限制酶的识别序列和切点是-GGATCC-，限制酶的识别序列和切点是 -GATC-。据图回答：(1)获得生长激素基因的方法有_。用 PCR 技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指_；步骤用到的酶有_。(2)构建基因表达载体时，必须有_、目的基因、终止子以及_。 (3)为了精确地获取图中的目的基因，应用_切割质粒，用_切割目的基因。 6(4)将基因表达载体导入细菌 B 之前，要将细菌 B 放入一定浓度的_溶液中处理，使之成
14、为感受态的细菌。人的基因之所以能与大肠杆菌的质粒进行重组并发挥其功能，是因为二者的空间结构都是_。(5)人体的生长激素基因能在细菌体内成功表达是因为_。(6)将得到的大肠杆菌 B 涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的，说明已导入了_，反之则没有导入。导入重组质粒以后，往往还需要进行检测和筛选，可用_制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入_可将含有目的基因的细胞筛选出来。(7)上述方法制备人的生长激素，运用的现代生物工程技术是_。3.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到
15、影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是_。(2)通过 DNA 合成形成的新基因应与_结合后转移到_中才能得到准确表达。(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有_、_和发酵工程。(4)图中从胰岛素模型到新的胰岛素基因合成的基本思路是什么？_。4如图是从酵母菌中获取棉株需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题。(1)图中 cDNA 文库_(填“大于” 、 “等于”或者“小于”)基因组文库。(2)过程提取的 DNA 需要_的切割，B 是_过程。(3)为在短时
16、间内大量获得目的基因，可用_扩增的方法，其原理是_。(4)农杆菌中的 Ti 质粒上的 TDNA 具有_的特点。目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是_，可以用_技术进行检测。7(5)如果要想使该酶活性更高或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造，这要利用基因工程的延伸 蛋白质工程。首先要设计预期的_，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的_。基因工程答案判断： 选择题：CDDCA CACC1、 （1）平 相同 （2）RNA 聚合酶识别和结合的部位 Ca2+ 分子杂交技术 蛋白质（3）TDNA 染色体 DNA （4）鉴别和筛选含有目的基因的细胞2、(1)从 cDNA 文库中获取、从基因组文库中
17、获取、人工合成目的基因或 PCR 扩增技术(任选其中两项即可) Taq 酶（耐高温的 DNA 聚合酶） 限制酶和 DNA 连接酶 (2)启动子 标记基因 (3)限制酶 限制酶(4)CaCl2 规则的双螺旋结构(5)共用一套(遗传) 密码子 (6)质粒或重组质粒 氨苄青霉素抗性基因 氨苄青霉素 (7)蛋白质工程3、(1)蛋白质的预期功能 (2)载体 大肠杆菌等受体细胞 (3)蛋白质工程 基因工程 (4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出控制其合成的基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用 DNA 合成仪合成出新的胰岛素基因4、(1)小于 (2)限制酶 反转录 (3)PCR 技术 DNA 双链复制(4)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的 DNA 上 目的基因是否整合到植物细胞染色体的DNA 上 DNA 分子杂交 (5)蛋白质结构 脱氧核苷酸序列
