2021-2022高中生物 第6章 第2节 基因工程及其应用

1、第2节基因工程及其应用,自主学习 新知突破,1简述基因工程的基本原理。 2掌握基因工程操作工具的作用。 3理解基因工程的操作步骤,1基因工程的概念理解,基因工程的概念及其基本工具,2基因工程的基本工具 (1)基因的“剪刀”： _(简称限制酶)，具有特异性，即一种限制酶只能识别一种_，并在_上切割DNA分子。 (2)基因的“针线”：_，连接DNA骨架上的_之间的缺口,限制性核酸内切酶,特定的核苷酸序列,特定的位点,DNA连接酶,脱氧核糖和磷酸,3)基因的运载体： 作用：将外源基因送入_。 种类：质粒、_等。 质粒：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够_,受体细胞,噬菌体、动植物病

2、毒,自主复制的环状DNA分子,思考探讨1.基因工程的原理是什么？ 2如图表示一段DNA序列，请确定限制酶和DNA连接酶的作用部位。 提示：1.基因重组。 2都是b,1限制性核酸内切酶 (1)分布：主要在微生物体内。 (2)特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。 (3)结果：产生两个带有黏性末端或平末端的DNA片段,2DNA连接酶 (1)作用对象：把两个具有相同黏性末端或平末端的DNA片段连接起来。 (2)结果：形成重组DNA分子。 (3)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,3.运载体 (1)作用： 作为运载工具，将目的基因送入受体细胞中； 通过它在宿主细胞

3、内的复制对目的基因进行大量复制。 (2)运载体必须具备的条件： 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制这是保证目的基因能在细胞分裂过程中复制并传递给子细胞。 有多个限制酶切点这是运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。 有标记基因这是检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判断依据,1)基因工程三种工具中，限制酶和DNA连接酶是两种酶工具，前者是切割磷酸二酯键的，后者是连接磷酸二酯键的。 (2)限制酶和DNA连接酶都是一类酶，而不是一种,1基因工程的步骤 (1)_； (2)目的基因与_结合； (3)将目的基因导入受体细胞； (4)_,基因工程的步骤及应用,提取目的基因,运载体,目的基因的表达和检测,2基

4、因工程的应用 基因工程与作物育种： 目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。 实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉。 意义：抗虫转基因作物的使用，不仅减少了农药的用量、大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染,3基因工程与药物研制 (1)实例：用基因工程方法生产胰岛素。 (2)过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组并且在_内获得成功的表达,大肠杆菌,思考探讨3.生产基因产物的受体细胞为什么常选用微生物？ 4培育转基因动物与转基因植物，常用的受体细胞分别是什么？ 提示：3.因为微生物繁殖快、代谢快、产生的基因产物多。 4培育转基因动物，一般选用受精卵作为

5、受体细胞；而培育转基因植物，可选用受精卵或体细胞作为受体细胞,2目的基因与运载体结合成重组质粒的原因 (1)基本单位相同：都是由脱氧核苷酸构成的。 (2)空间结构相同：都是规则的双螺旋结构。 (3)碱基配对方式相同：都是AT，GC,1)切割运载体和目的基因时需用同一种限制酶，才能获得相同的黏性末端。 (2)四个步骤中只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对,记知识纲要,背关键语句 1基因工程是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程的原理是基因重组。 2一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的

6、切点上切割DNA分子。DNA连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组DNA分子,3运载体是将外源基因送入受体细胞，常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。 4基因工程的四个步骤是：提取目的基因、目的基因与运载体结合，将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定,合作探究 课堂互动,基因工程的操作工具,某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。下列有关这一过程的叙述错误的是(,A获取基因a的限制酶其作用部位是图中的 B连接基因a与载体的DNA连接酶其作用部位是图中的 C一般采用同一种限制

7、酶分别处理载体和含目的基因a的DNA D通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状 自主解答_,解析：由题图可知分别为磷酸二酯键和氢键，限制酶和DNA连接酶均作用于；一般采用同一种限制酶分别处理载体和含目的基因的DNA，以形成相同的黏性末端；基因工程的结果是将目的基因导入受体细胞中并遗传给后代，由此实现了定向改造马铃薯遗传性状的目的。 答案：B,1在基因工程操作中限制性核酸内切酶是不可缺少的工具酶。下列有关限制性核酸内切酶的叙述中错误的是() A一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B限制性核酸内切酶的活性受温度和pH等因素的影响 C限制性核酸内切酶可以从某些原核生物中提取

8、D限制性核酸内切酶也可以识别和切割RNA,解析：一种限制性核酸内切酶只能识别并且切割一种特定的DNA序列。酶容易受到温度和pH等因素的影响。限制性核酸内切酶可以在原核生物中提取。 答案：D,下图是应用基因工程技术获得转基因动物和植物的过程，相关叙述不正确的是(,基因工程的操作步骤,A通过过程形成重组质粒只需要两种工具 B是重组质粒导入受体细胞的过程 C通过过程产生的转基因牛的细胞中都含有人的生长激素基因 D通过过程培育的抗虫棉需要检测抗虫效果 自主解答_ 解析：是目的基因与运载体结合的过程，既需要限制酶和DNA连接酶，也需要载体质粒。 答案：A,2应用转基因技术可以生产人类所需要的转基因产品，

9、如利用大肠杆菌生产人胰岛素。下列选项中能说明人胰岛素基因在受体细胞中表达的是() A在大肠杆菌细胞中检测到人的胰岛素基因 B在大肠杆菌中检测到人胰岛素基因转录出的mRNA C在含有四环素的培养基中培养出大肠杆菌 D在大肠杆菌的代谢产物中提取到人胰岛素,解析：基因工程的四个基本步骤中，最后一步是目的基因的检测与鉴定。能够说明人胰岛素基因在受体细胞中表达的是在大肠杆菌的代谢产物中提取到人胰岛素。 答案：D,高效测评 知能提升,1下列有关基因工程的叙述中，正确的是() A限制性核酸内切酶只在获得目的基因时使用 B重组质粒的形成是在细胞内完成的 C目的基因必须整合到受体细胞的DNA中才能复制 D通过基

10、因工程育种可以定向地改变生物的性状 解析：限制性核酸内切酶在获得目的基因、切割运载体时都要用到。重组质粒是在人工条件下体外合成的，导入受体细胞后，可以进行自我复制。 答案：D,2下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是() A的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到的染色体上 C的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状 D只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异,解析：为重组Ti质粒，其构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶，A错误；含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的目的基因整合到受体细胞()的染色体上，

11、而并非整个重组Ti质粒整合到的染色体上，B错误；目的基因导入受体细胞后不一定能进行表达，所以抗虫基因导入植物细胞后，培育成的植株也不一定具有抗虫性状，C错误；转基因抗虫植株是否培育成功，可以从个体水平上进行检测，即观察植株是否具有抗虫性状，如果具有抗虫性状则说明发生了可遗传变异(基因重组)，D正确。 答案：D,3下图为DNA分子的某一片段，其中分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次为() ADNA连接酶、限制酶、解旋酶 B限制酶、解旋酶、DNA连接酶 C限制酶、DNA连接酶、解旋酶 D解旋酶、限制酶、DNA连接酶,解析：处是碱基对之间的氢键，对此处起作用的酶是解旋酶；处是磷酸和脱氧核糖之间的

12、键，该处表示打开此处的键，故对此处起作用的酶是限制酶；处也表示磷酸和脱氧核糖之间的键，该处表示将两者连接起来，故对此处起作用的酶是DNA连接酶。 答案：D,4如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是(,ADNA连接酶和解旋酶 BDNA聚合酶和限制性核酸内切酶 C限制性核酸内切酶和DNA连接酶 DDNA聚合酶和RNA聚合酶 解析：目的基因和运载体结合需基因剪刀限制性核酸内切酶和基因针线DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。 答案：C,5在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanR)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉

13、素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答,1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：提取目的基因、_、将目的基因导入受体细胞、_,3)切割完成后，采用_将运载体与该抗虫基因连接，连接后得到的DNA分子称为_。 (4)如果转基因植物的花粉中含有毒蛋白，将引起的安全性问题包括(多选)() A生物安全 B环境安全 C食品安全 D伦理道德问题 (5)来自苏云金杆菌的抗虫基因能在植物体内成功表达，说明苏云金杆菌和植物等生物共用_,解析：(1)基因工程的四个步骤中，第二、四步分别是目的基因与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。(2)切割目的基因时用限制酶，切割运载体时用同一种限制酶，切出的黏性末端必须是能够完成碱基互补配对并且能