2020高考生物-第32讲-基因工程课件

第32讲基因工程第32讲基因工程知识内容展示核心素养对接1.工具酶的发现和基因工程的诞生（a）2.基因工程的原理及技术（含PCR技术）（b）3.基因工程的应用（a）4.活动：提出生活中的疑难问题设计，用基因工程技术解决的方案（c）生命观念基因结构决定其功能科学思维建立基因工程的操作流程模型科学探究探究基因工程在生产上的应用社会责任基因工程在生产实践上的应用知识内容展示核心素养对接1.工具酶的发现和基因工程的诞生（a考点基因工程1.（2018·浙江4月选考节选）（1）将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体pBI121均用限制性核酸内切酶EcoRI酶切，在切口处形成

。选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI121用DNA连接酶连接，在两个片段相邻处形成

，获得重组质粒。（2）已知用CaCl2处理细菌，会改变其某些生理状态。取CaCl2处理过的农杆菌与重组质粒，在离心管内进行混合等操作，使重组质粒进入农杆菌，完成

实验。在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，其目的是____________________________________________________________，

从而表达卡那霉素抗性基因，并大量增殖。考点基因工程1.（2018·浙江4月选考节选）（1）将含某解析目的基因和载体用同种限制性核酸内切酶酶切，在切口处形成相同的粘性末端，用DNA连接酶连接后，在两个片段相连处形成磷酸二酯键，从而获得重组质粒；用CaCl2处理农杆菌，可增加细菌细胞壁的通透性，使重组质粒进入农杆菌，使农杆菌发生转化，在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，使农杆菌恢复细胞的正常状态并大量繁殖。答案（1）粘性末端磷酸二酯键（2）转化使CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态解析目的基因和载体用同种限制性核酸内切酶酶切，在切口处形成2.（2016·浙江4月选考节选）兔肝细胞中的基因E编码代谢甲醛的酶，拟利用基因工程技术将基因E转入矮牵牛中，以提高矮牵牛对甲醛的代谢能力，请回答：

从兔肝细胞中提取mRNA，在

酶的作用下形成互补DNA，然后以此DNA为模板扩增得到基因E。在相关酶的作用下，将基因E与Ti质粒连接在一起，形成

，再导入用氯化钙处理的

，侵染矮牵牛叶片。

解析

mRNA在逆转录酶的作用下形成互补DNA。将基因E与Ti质粒连接在一起，形成重组DNA分子。重组DNA分子可导入用氯化钙处理的农杆菌细胞，再用处理的农杆菌侵染矮牵牛叶片，从而使基因E整合到矮牵牛细胞的染色体DNA上。

答案逆转录重组DNA分子（重组质粒）农杆菌2.（2016·浙江4月选考节选）兔肝细胞中的基因E编码代谢本题组对应选修三P1～P12，基因工程1.基因工程的工具（1）限制性核酸内切酶

①来源：主要从

中分离纯化出来。

②作用a.特异性识别双链DNA分子的某种

。b.切割相应两个核苷酸之间的

。

③结果：产生

或平末端。原核生物特定核苷酸序列磷酸二酯键粘性末端本题组对应选修三P1～P12，基因工程1.基因工程的工具原核

（2）DNA连接酶

作用：将具有相同

的两个DNA片段连接在一起，形成

。

（3）载体

①常用载体－质粒：在细菌中独立于

之外，为

DNA分子，能

，常含有特殊的

作为标记基因，以供目的基因筛选。

②其他载体：噬菌体、

等。粘性末端或平末端磷酸二酯键拟核双链环状自主复制和稳定存在抗生素抗性基因动植物病毒 （2）DNA连接酶粘性末端或平末端磷酸二酯键拟核双链环状自2.受体细胞与导入方法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细菌细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的T－DNA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2.受体细胞与导入方法生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用1.基因工程（1）广义概念：把一种生物的

（细胞核、染色体脱氧核糖核酸等）移到另外一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中

。（2）核心：构建

。（3）基因工程原理：基因重组。（4）理论基础：

是生物遗传物质的发现，DNA双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定。（5）技术保障：

、DNA连接酶和质粒载体的发现和运用。遗传物质表达重组DNA分子DNA限制性核酸内切酶1.基因工程遗传物质表达重组DNA分子DNA限制性核酸内切酶2.基因工程的基本操作步骤基因文库未知PCR技术已知稳定存在遗传2.基因工程的基本操作步骤基因文库未知PCR技术已知稳定存在农杆菌转化法显微注射感受态抗生素DNA分子杂交个体生物学水平农杆菌转化法显微注射感受态抗生素DNA分子杂交个体生物学水平3.基因工程中的几种检测方法3.基因工程中的几种检测方法4.基因工程的应用

（1）用于遗传育种：定向变异，

强；克服远缘杂交

的障碍。

（2）用于疾病治疗：

①生产基因工程

，如胰岛素、乙肝疫苗等。

②基因治疗：向目标细胞中引入

的基因，

或

基因缺陷，达到治疗的目的。如对B型血友病治疗获得成功。（3）用于生态环境保护目的性不亲和药物正常功能纠正补偿4.基因工程的应用目的性不亲和药物正常功能纠正补偿角度1基因工程工具1.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（）A.①②③④

B.①②④③

C.①④②③

D.①④③②角度1基因工程工具A.①②③④ B.①②④③ C.①④解析限制性核酸内切酶可在特定位点对DNA分子进行切割，①为限制性核酸内切酶；DNA聚合酶在DNA分子复制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，④为DNA聚合酶；DNA连接酶可将限制性核酸内切酶切开的磷酸二酯键连接在一起，②为DNA连接酶；解旋酶的作用是将DNA双链解开螺旋，为复制提供模板，③为解旋酶。答案

C解析限制性核酸内切酶可在特定位点对DNA分子进行切割，①为2.（2018·温州模拟节选）利用图示质粒和目的基因培育转基因醋化醋杆菌。图中标注了相关限制性核酸内切酶的识别序列和酶切位点，其中酶切位点相同的酶不重复标注。2.（2018·温州模拟节选）利用图示质粒和目的基因培育转基利用图示质粒和目的基因构建重组质粒，应选用

和

两种限制酶切割。若用Sau3AⅠ与许多图示质粒混合，每个质粒将会有1个或多个位点被切开，最多可能获得

种大小不同的DNA片段。解析

Bcl

Ⅰ使质粒中的两个标记基因均被破坏，因此只能选BamHI和HindⅢ两种限制酶切割；根据BamHⅠ、BclⅠ和Sau3AⅠ的识别序列，Sau3AⅠ在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片段，所以用Sau3AⅠ切图示质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。答案

BamHⅠ

HindⅢ

7利用图示质粒和目的基因构建重组质粒，应选用和2020高考生物-第32讲-基因工程课件（2）切割后产生末端的种类——粘性末端和平末端：当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是粘性末端，而当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的是平末端。2.限制性核酸内切酶与DNA连接酶的关系（2）切割后产生末端的种类——粘性末端和平末端：当限制性核酸3.与DNA有关的酶的比较项目作用底物作用部位形成产物限制性核酸内切酶DNA分子磷酸二酯键粘性末端或平末端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DNA解旋酶DNA分子碱基对中的氢键脱氧核苷酸单链DNA（水解）酶DNA分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸3.与DNA有关的酶的比较项目作用底物作用部位形成产物限制性角度2基因工程原理和技术、应用3.为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中。角度2基因工程原理和技术、应用下列操作与实验目的不符的是（）A.用限制性核酸内切酶EcoRⅠ和DNA连接酶构建重组质粒B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞C.在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D.用分子杂交技术检测C基因是否整合到菊花染色体上下列操作与实验目的不符的是（）解析在构建基因表达载体时，为保证目的基因与载体的连接，需要用同种限制性核酸内切酶进行切割产生相同的粘性末端，才能通过DNA连接酶连接，图中目的基因的两端和启动子与终止子之间都有限制性核酸内切酶EcoRⅠ的切割位点，选用限制性核酸内切酶EcoRⅠ切割目的基因和载体，A正确；菊花为双子叶植物，将目的基因导入双子叶植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，B正确；图2中重组质粒中的抗性基因为潮霉素抗性基因，应该在培养基中添加潮霉素，筛选被转化的菊花细胞，C错误；要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，常用DNA分子杂交技术，D正确。答案

C解析在构建基因表达载体时，为保证目的基因与载体的连接，需要4.（2018·浙江重点中学联考）下图为获得抗除草剂转基因玉米的技术路线，请回答：（1）构建表达载体选择限制酶时，要求Ti质粒内每种限制酶只有一个切割位点，同时要求酶切后，G基因形成的两个粘性末端序列不相同，这个过程需用

种限制酶，目的是

。除草剂抗性基因G和Ti质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_______________________________________。4.（2018·浙江重点中学联考）下图为获得抗除草剂转基因玉（2）农杆菌转化愈伤组织时，T－DNA携带

插入受体细胞的核DNA。若核DNA中仅插入一个G基因，自交后代含G基因的植株中，纯合子占

。（3）获得抗除草剂转基因玉米涉及到多次筛选，其中筛选含重组质粒的农杆菌应使用含

的选择培养基，使用含

的选择培养基筛选出转化的愈伤组织，再诱导愈伤组织再生出抗除草剂转基因玉米。（2）农杆菌转化愈伤组织时，T－DNA携带插入受体细解析（1）由于题干要求G基因形成的两个粘性末端序列不相同，因此需要用2种不同的限制酶进行酶切。由于粘性末端不同，因此可以防止自身环化。DNA连接酶可催化DNA片段之间形成磷酸二酯键。（2）T－DNA可携带目的基因插入到受体细胞的核DNA中。