高考生物一轮教师用书 第1讲 基因工程教案 新人教版选修3.doc

第一讲基因工程教材知识问题化梳理一、基因工程的基本工具1限制性核酸内切酶(1)来源：主要从原核生物中分离纯化而来。(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。2dna连接酶常用类型ecoli dna连接酶t4dna连接酶来源大肠杆菌t4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端和平末端结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键3载体(1)常用载体质粒(2)其他载体：噬菌体衍生物、动植物病毒等。二、基因工程的操作程序动漫演示更形象见课件光盘(1) (2) (3)方法 (4) 三、蛋白质工程(1)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。(2)操作手段：基因修饰或基因合成。(3)设计流程：效果自评组合式设计一、在小题集训中洞悉命题视角1限制酶只能用于切割目的基因。()2dna连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。()3ecoli dna连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。()4质粒是小型环状dna分子，是基因工程常用的载体。()5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。()6利用pcr技术能合成目的基因。()7目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。()8检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原抗体杂交技术。()9蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。()10蛋白质工程的操作对象是蛋白质分子。()二、在回顾教材图表中强化学科能力据农杆菌转化法示意图回答下列问题：(1)农杆菌t质粒中tdna具有怎样的特点？答案：能转移到受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的dna上。(2)农杆菌转化法的基本原理是什么？答案：利用农杆菌tdna的可转移性，将目的基因插入tdna上通过农杆菌的转化，将目的基因导入受体细胞，并整合到植物细胞的染色体上。(3)农杆菌转化法主要适用于哪类植物？答案：双子叶植物和裸子植物。基因工程的操作工具1限制性核酸内切酶 (1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链dna上的碱基是反向对称重复排列的。如以中心线为轴，两侧碱基互补对称；以为轴，两侧碱基互补对称。(2)切割后产生末端的种类黏性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将dna的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端，如下图所示：2限制酶与dna连接酶的关系3载体具备的条件条件适应性稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组dna的鉴定和选择联前系后限制酶与连接酶的作用位点(1)限制酶与连接酶都作用于磷酸二酯键。(2)切割质粒需使用限制酶1次，切割目的基因则需要使用相同的限制酶2次。因为质粒是环状dna，而目的基因在dna分子链上。 例1下图是基因工程中利用pbr322质粒(ampr表示氨苄青霉素抗性基因，tetr表示四环素抗性基因)与抗病基因构建重组质粒的示意图，该质粒上的pst、sma、ecor、apa等四种限制酶的识别序列及切割位点见下表。结合图表分析，下列叙述错误的是()apbr322质粒、抗病基因和重组质粒的基本组成单位都是脱氧核苷酸b形成重组质粒时，应选用限制酶pst和ecor对含抗病基因的dna、质粒进行切割c一个质粒被限制酶ecor、pst、sma同时切割后可得到3个dna片段和6个黏性末端d将受体细胞置于含有四环素的培养基上培养，可筛选出已导入抗病基因的受体细胞解析图中pbr322质粒、抗病基因和重组质粒都是dna分子，其基本组成单位都是脱氧核苷酸；通过分析含抗病基因的dna，可知该dna含三个限制酶切割位点，其中sma的切割位点位于抗病基因内部，因此用pst、ecor才能完整地切下该抗病基因；一个质粒被限制酶ecor、pst、sma同时切割后可得到3个dna片段，产生6个末端，从表格信息可知，ecor、pst切割产生的4个末端是黏性末端，而sma切割产生的2个末端是平末端；当ecor切割质粒时，氨苄青霉素抗性基因(ampr)已受到破坏，因此，在筛选时，应将受体细胞置于含有四环素的培养基上培养。答案c基因工程的操作过程1.获取目的基因(1)直接分离(2)人工化学合成：适用于分子较小的基因。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)(3)构建过程：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农杆菌转化法显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到ti质粒的tdna上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的染色体dna上表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收dna分子4目的基因的检测与鉴定例2重组酵母乙肝疫苗是一种乙肝表面抗原(hbsag)亚单位疫苗，它是采用现代生物技术将乙肝病毒表达表面抗原的基因进行质粒构建，导入啤酒酵母菌中，通过培养这种重组酵母菌来表达乙肝表面抗原亚单位。科学家利用基因工程生产乙肝疫苗的过程如图所示，请回答下列问题：乙肝病毒hbsag重组dna,酵母菌乙肝疫苗(1)自1979年对乙型肝炎病毒基因组的dna测序完成后，得知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列。因此在过程中可通过_获取hbsag基因。(2)在过程中需要用到的工具酶有_。重组dna分子中除了具有hbsag基因和标记基因外，还应包括_和_。(3)列举酵母菌作为基因工程的受体细胞的一个优点：_。重组dna导入酵母菌前，用_处理酵母菌，使之成为感受态细胞，有利于完成转化过程。(4)检测重组酵母菌中的hbsag基因是否表达乙肝表面抗原亚单位的方法是_技术。解析(1)如果目的基因比较小，核苷酸序列又已知可以通过dna 合成仪用化学方法直接人工合成。(2)过程中应先用同一种限制酶切割目的基因和载体，然后用dna连接酶将切下来的dna片段拼接成重组dna。构建的基因表达载体除了目的基因和标记基因外，还必须有启动子、终止子。(3)基因工程用酵母菌作为受体细胞，是因为它具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等特点；将目的基因导入酵母菌时，首先用ca2处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中dna分子的生理状态，然后将重组表达载体dna分子与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收重组dna分子，完成转化过程。(4)检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是从重组酵母菌中提取蛋白质，且相应的抗体进行抗原抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已表达。答案(1)化学方法直接人工合成(2)限制酶和dna连接酶启动子终止子(3)繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等ca2(4)抗原抗体杂交易误点不能区分酶的作用部位及蛋白质工程与基因工程失误类型知识理解类失误1五种dna相关酶的比较作用底物作用部位形成产物限制酶dna分子磷酸二酯键黏性末端或平末端dna连接酶dna片段磷酸二酯键重组dna分子dna聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代dnadna解旋酶dna分子碱基对间的氢键形成脱氧核苷酸单链dna(水解)酶dna分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸2蛋白质工程与基因工程的比较项目区别与联系蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列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目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造高考命题常从以下角度设置陷阱(1)列举各种酶的功能及作用位点，从中予以判断和选择。(2)以过程图或流程图为素材，考查基因工程与蛋白质工程的区别和联系。 1下列关于基因工程中有关酶的叙述不正确的是()a限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断dnabdna连接酶可将末端碱基互补的两个dna片段连接cdna聚合酶能够从引物末端延伸dna或rnad逆转录酶以一条rna为模板合成互补的dna解析：选cdna聚合酶只能从引物末端延伸dna而不能延伸rna；限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断dna；dna连接酶可将末端碱基互补的两个dna片段连接；逆转录酶以一条rna为模板合成互补的dna。2干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难。如图是利用蛋白质工程设计保存干扰素的生产流程图，据图分析错误的是()a图中构建新的干扰素模型