一轮复习人教版基因工程学案

第37讲基因工程

［素养目标］

1.运用结构与功能观，理解基因工程原理、技术和应用。(生命观念)

2.从基因工程诞生的历程中，体会科学发展的曲折性和必然性。(科学思维)

3.理清DNA的粗提取与鉴定的原理及操作流程。(科学探究)

考点1重组DNA技术的基本工具

授课提示：对应学生用书第462页

督必备知识梳理

1.基因工程的概念

(1)手段：按照人们的愿望，通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性。

(2)目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

(3)水平：分子水平。

(4)基础：生物化学、分子生物学和微生物学等学科。

2.基因工程的基本工具

(1)限制性内切核酸醐—“分子手术刀”

色会—主要存在于原核生物中

ziyT识别双链DNA分子的特定核昔酸序列,并使每一

笠—条链中特定部位的磷酸二一谑面开

居、［一种限制一只能识别一种特定的脱氧核甘酸序列,

胃t并且能在特定的位点上切割DNA分子

花三末端的磅)—黏性耒端和平耒端

(2)DNA连接酶——“分子缝合针”

〃｛俞)将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制酶切开的

两个脱氧核甘酸之间的磷酸二醛

ATTC

M-4-1--M

|CT-A

E-coliDNA连接酶=(种类)<=>T4DNA连接酶

大肠杆菌=(来源)u>T4噬菌体

只缝合黏性末端<=■(特।点g黏性末端和平末端都可缝合

(3)基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

①作用：将外源基因送入受体细胞中。

②种类：质狼、噬菌体和动植物病毒等。

③条件：

a.具有一个至多个限制酶切割位点,供外源DNA片段插入其中。

b.能在受体细胞中进行包魅复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。

c.具有标记基因,便于重组DNA分子的筛选。

口易错易混诊断

1.（选择性必修3P70图3-1）重组DNA技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。

（X）

2.（选择性必修3P71正文）切割质粒的限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核甘酸序

列。（X）

3.（选择性必修3P72“旁栏思考”）DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事。（X）

4.（选择性必修3P72正文）DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA。

（X）

5.（选择性必修3P72正文）载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因。（X）

：3教材深挖拓展

1.选择性必修3P71“旁栏思考”：根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主

要作用是_______________________________________________________________

_______________________________________________________________________________O

提示：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套

完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源DNA入侵时，它会利用限制酶

来切割外源DNA,使之失效，以保证自身的安全

2.选择性必修3P74"拓展应用1”：限制酶不切割细菌本身的DNA分子是因为

提示：含有某种限制酶的细胞的DNA分子或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过甲

基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开

3.选择性必修3P72正文拓展：天然的DNA分子是否可以直接用作基因工程载体？为什

么？

提示：不可以。具有能自我复制、有一个或多个限制酶切割位点、有标记基因及对受体细胞

无害等特点的DNA分子才可以直接用作基因工程的载体。实际上天然的DNA分子一般不

完全具备上述条件，往往需要进行人工改造后才能用于基因工程操作。

・关键能力提升

1.基因工程的理论基础［科学思维］

,、:①基因是控制生物性状的遗传

外源基因在受体〕理论:物质的结构和功能单位

细胞内表达基础》；②遗传信息的传递都遵循中心

------—1:法则

:③生物界共用一套遗传密码

复

制

①DNA的基本组成单位都是四

种脱氧核甘酸

（二二L1理论:②DNA分子都遵循碱基互补配

基因拼接I嬴1对原则

'③双链DNA分子的空间结构都

：是规则的双螺旋结构

2.与DNA有关的几种酶的比较［生命观念］

:柞而欣砺怖前部Q陆而话殖

VVV

4DNA磷酸将DNA切成两个或多

限制酶Q分子二酯键个片段

DNA连9DNA分磷酸将两个DNA片段连接

接酶子片段二酯键为一个DNA分子

以DNA单链为模板，

DNA聚o脱氧核磷酸将单个脱氧核甘酸依

合酶B甘酸二酯键次连接到单链末端

nN.础甘叶也将双链DNA分子局部

解旋梅0群鬃*舞为单链，形成两条

DNA水DNA磷酸将DNA片段水解为单

解酶分子二酯键个脱氧核甘酸

3.标记基因的作用［科学思维］

标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞:

含有

节青

素的

养基

培养

只有含有载体,

并且载体上的

抗性基因表达

有载体进入，有的大肠杆菌才

的没有载体进入能存活并增殖

：3情境式探究

［探究意图：以限制酶的功能为情境信息考查理解能力］

如图表示两种限制酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA分子进行切割的示

意图，请回答以下问题：

甲5f—T-C—G—A—A—T—T-C—

3'—kG-C—T—T—A—A—G—

EcoR1|

—T—C—GA—A-T—T-C—

—A—G-C-T-T-A-AG-

乙5'—G-T—T—A—A—C—

3'—C—A—A—T—T—G—

I

-G-T-TA-A~C—

—C—A—AT—T—G—

(l)EcoRI和助aI的识别序列和识别位点分别是什么？产生的末端分别是哪种类型？

提示：EcoRI限制酶的识别序列是-GAATTC-,切割位点在G、A之间，切断磷酸二酯键，

产生的是黏性末端，HpaI限制酶的识别序列是-GTTAAC-,切割位点在T、A之间，切断磷

酸二酯键，产生的是平末端。

(2)DNA连接酶有哪两种？来源有什么不同？作用有什么不同？

提示：DNA连接酶有两种，即E.co/iDNA连接酶和T4DNA连接酶。前者来源于大肠杆菌，

后者是从T4噬菌体中分离出来的。DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末

端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。而T4DNA连接酶既能将双

链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，又能将双链DNA片段平末端之间进行连接，

但连接平末端之间的效率比较低。

聚核心素养突破

突破点1以限制酶的功能为载体考查生命观念及科学思维

1.如图是3种限制性内切核酸酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示切点，切

出的断面为黏性末端)。下列叙述错误的是()

限制酸1：-^GATC-;限制酶2：-CCGC‘GG-;限制酶3：-G‘GATCC-

A.不同的限制醐有不同的识别序列和切割位点，体现了醉的专一性

B.限制酶2和3识别的序列都包含6个核甘酸

C.限制酶1和3剪出的黏性末端相同

D.能够识别和切割RNA分子内一小段核甘酸序列的酶只有限制酶2

解析：不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点体现了酶具有专一性，A正确；据图可知，

限制酶2和3识别的序列分别是CCGCGG和GGATCC,均为6个核昔酸，B正确；限制酶

1和3剪出的黏性末端相同，均为一GATC,C正确；限制酶只能识别特定的DNA序列，因

此三种限制酶均不能识别和切割RNA中核糖核甘酸序列，D错误。

答案：D

2.下列是基因工程的有关问题，请回答：

(1)限制性内切核酸酶可以识别双链DNA分子中的特定核甘酸序列，并可以使每条链中特定

部位的两个核甘酸之间的(填化学键名称)断裂，形成的末端总体可分为两种类

型，分别是.

⑵目的基因和载体重组时需要的工具酶是，和限制性内切核酸酶相比，它对所重组

的DNA两端碱基序列（填“有”或“无”）专一性要求。

GGATCC’的举再GATC

CCTAGGCTAG

注：GeneI和GeneII表7K两

种标记基因

O表示限制施仅有的识别

》"序列放大

（3）如图表示构建表达载体时的某种质粒与目的基因。己知限制酶I的识别序列和切割位点

是一G,GATCC—,限制醐II的识别序列和切割位点是一‘GATC—。分析可知，最好选择限

制酶切割质粒，限制酶切割目的基因所在的DNA,这样做的好处分别是

解析：（1）限制性内切核酸酶（限制酶）能够识别双链DNA分子的某种特定的核甘酸序列，并

且使每一条链中特定部位的两个核昔酸之间的磷酸二酯键断开，经限制酶切割产生的DNA

片段末端通常有两种形式，分别为黏性末端和平末端。

（2）目的基因和载体重组时需要DNA连接酶恢复所连接的两个核甘酸之间的磷酸二酯键。多

种限制酶切割，形成不同的切割位点，所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列

没有专一性要求。

（3）由题干及图示可知，限制酶I的识别序列和切割位点是一G'GATCC—，限制酶I切割质

粒不会把两个标记基因都破坏，最好选择限制酶I切割质粒。限制酶0的识别序列和切点是

—'GATC—,目的基因两端均有限制酶H的识别序列，因此用限制酶II切割目的基因所在的

DNAo

答案：（1）磷酸二酯键黏性末端和平末端（2）DNA连接酶无（3）1II限制酶I切割

质粒不会把两个标记基因都破坏目的基因两端均有限制酶II的识别序列

突破点2以基因工程中的载体为载体考查生命观念与科学思维

3.某研究所的研究人员拟将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内，已知质粒中

存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，B是抗氨苇青霉素基因，目的基因要插入到基因B

中，且大肠杆菌本身不带有任何抗性基因。下列叙述正确的是（）

A.导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒

B.抗生素抗性基因是目的基因表达的必要条件

C.成功导入重组质粒的大肠杆菌可以在含氨苦青霉素的培养基上生长

D.能在含链霉素的培养基中生长的大肠杆菌不一定符合生产要求

解析：导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒，也可能为普通质粒，A错误；抗生素抗性基因

是标记基因，是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出

来，与目的基因表达无关，B错误；由于目的基因要插入到基因B中，即抗氨羊青霉素基因

被破坏，即工程菌不能抗氨羊青霉素，因此成功导入重组质粒的大肠杆菌不能在含氨羊青霉

素的培养基上生长，C错误；能在含链霉素的培养基中生长的大肠杆菌可能含有重组质粒或

普通质粒，因此不一定符合生产要求，D正确。

答案：D

4.某一质粒载体如图所示，外源DNA插入A〃/或笈尸中会导致相应的基因失活（4叩「表示

氨革青霉素抗性基因，改户表示四环素抗性基因）。有人将此质粒载体用及/〃汨I酶切后，与

用及/〃汨I酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直

接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分

别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答

下列问题：

⑴质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有

（答出两点即可），而作为基因表达载体，除满足上

述基本条件外，还需具有启动子和终止子。

（2）如果用含有氨苇青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅

含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是

并且________________和的细胞也是不能区分的，其原因是

在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使

用含有的固体培养基。

（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自。

解析：（1）质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA

片段（基因）插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA

进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择；等等。（2）在培养基中加入

氨羊青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨

羊青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和

含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨羊青霉素抗性基因，都能在此培养基

上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出

来，还需要使用含有四环素的固体培养基。（3）某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞

后，其DNA复制所需的原料来自受体细胞。

答案：(1)能自我复制、具有标记基因、有一个至多个限制酶切割位点(答出两点即可)

(2)二者均不含有氨芳青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入

了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨羊青霉素抗性基因，在该培养基

上均能生长四环素(3)受体细胞

3点2基因工程的基本操作程序

授课提示：对应学生用书第465页

■8必备知识梳理

1.目的基因的筛选与获取

(1)筛选合适的目的基因

①目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的

基因。主要是指编码蛋白质的基因。

②筛选目的基因的方法:从相关的己知结构和功熊清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法

之一。

(2)利用PCR获取和扩增目的基因

①原理：DNA半保留复制。

②条件：DNA模板、2种引物、耐高温的DNA聚合酶和4种脱氧核昔酸。

③扩增过程

过程说明图解

；1III11111口1：

变性温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链190-951C

3'।।।।।।।।।।।5।।।।।1।।।।।3*

1.11J.1.L.L'!111J

温度下降到50°C左右，两种引物通过碱基互补配

引物I

复性5

对与两条单链DNA结合“『口」」」」二

引物II

温度上升到72℃左右，溶液中的4种脱氧核甘酸:.1J.111.I11..II.13-

延伸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互引物I

:,J1LUJ」」」」」「

补配对原则合成新的DNA链引物n

2.基因表达载体的构建

(1)构建基因表达载体的目的

①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。

②使目的基因能够里和发挥作用。

(2)基因表达载体的组成

位置:基因的上避

咽聚合旃识别和结合的部位,

功能取动基因的钱圣

表达载体目的基因:人们所需要的基因

位置：基因的下游

终止子

功能：终止转录

标记基因:用于目的基因的检测与筛选

(3)基因表达载体的构建过程

外源DNA

同一种限制的或产生相

同末端的限制酶切割

一个切口,yDNA连接酶两个切口，获得

目的基因

两个黏性末端

基因表达载体

3,将目的基因导入受体细胞

类型方法说明特点

将目的基因插入到农杆菌Ti质粒的T-DNA经济、有效，适用于双子叶

菌转上f转入农杆菌f用农杆菌侵染植物细胞一植物和裸子植物，尤其适用

化法将目的基因整合到植物细胞的染色体DNA于双子叶植物，但单子叶植

植物

上f目的基因表达物也获得了成功

细胞

用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直

农杆花粉

接注入子房中:在植物受粉后的一定时间简便、经济，我国科学家独

泞通

内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切创的一种方法

道法

面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊

将含有目的基因的表达载体提纯一取卵(受

显微

动物精卵)f显微注射一注射了目的基因的受精将目的基因导入动物细胞最

注射

细胞卵，经胚胎早期培养后，移植到雌性动物的为有效的方法

技术

输卵管或子宫内一获得具有新性状的动物

微生Ca2+Ca2+处理细胞一细胞处于一种能吸收周围环

物细处理境中DNA分子的生理状态一基因表达载体简便、经济、有效

胞法导入

4.目的基因的检测与鉴定

检测水平检测目的检测方法

分子水平目的基因是否插入到转基因生物染色体DNARCR

上

目的基因是否转录出了mRNA

目的基因是否翻译出蛋白质抗原一抗体杂交

如抗虫、抗病的接种

个体水平转基因生物是否表现出相应的特性

实验

口易错易混诊断

1.（选择性必修3P76正文）目的基因就是指编码蛋白质的基因。（X）

2.（选择性必修3P77“相关信息”）用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。

（V）

3.（选择性必修3P80正文）基因工程操作的核心步骤是目的基因的获取。（X）

4.（选择性必修3P80正文和图3-6）基因表达载体中含有启动子和密码子。（X）

5.（选择性必修3P82正文）抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体DNA上也未必能正常

表达。（V）

6.（选择性必修3P82正文）从大肠杆菌细胞中获得人胰岛素基因的mRNA,说明目的基因

完成了表达。（X）

口教材深挖拓展

1.选择性必修3P77“相关信息”改编：Bt抗虫蛋白造成害虫死亡的原因是

提示：当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细

胞膜穿孔，最后造成害虫死亡

2.选择性必修3P77“相关信息”改编：PCR的引物是

____________________________________________________________________O

用于PCR的引物长度通常为个核甘酸。

提示：一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸20-30

3.选择性必修3P79“旁栏思考”：PCR可以扩增mRNA吗？

提示：不可以，因为PCR是用DNA双链做模板的，不能直接用单链RNA做PCR,必须把

mRNA逆转录成单链cDNA之后再做PCR。

・关键能力提升

1.图解PCR的扩增过程［科学探究］

温度上升到72七左右，在耐高温的

DNA聚合海作用下合成子链q

5'3

3'・5'、

第一个循环合成

两个DNA丝,加工麻

需要扩增的删皿皿删

DNA序列1I

PCR扩增仪

温度下降到50七左

上巳温度上升到90V.

右时纪性，两种引物

JWr以上，双链DNA与单链DNA结合

解聚为单链

5Tnnnnnnn^^^3

tnnnnnnnnnnj

nnnnnnnnnnn

②复性

①变性

PCR11较中不用至每法就*至中高温质才能打寸象就但此时

的温度不令破坏马波二防狼。囱，匕双钮PMV。找生姓方更为

单铳，并未分海欣卓秣。

⑴在PCR过程中实际加入的为dNTP(即dATP、dGTP、dTTP、dCTP),既可作为合成DNA

子链的原料，又可为DNA的合成提供能量。

(2)引物既可以是DNA单链，也可以为RNA单链。细胞内的DNA进行复制时，也需要引

物，一般为RNA片段。

(3)真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg?+激活。因此，PCR反应缓冲溶液中一般要添

加Mg2+,

(4)PCR的扩增结果：DNA分子以指数形式扩增(约为2〃，其中n为扩增循环次数)

2.基因表达载体的构建［生命观念］

(1)图解限制酶的选择原则

PstlSmalPstl标记鹘尸dI

IJ、(胪用I

甲乙

①不破坏目的基因原则：如图甲中可选择Ps/I,而不选择S〃?al。

②保留标记基因原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所以所选择的限制酶尽量不要破坏

这些结构，如图乙中不选择SmaI。

③确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶，如图甲中Psfl；

为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,

如图甲也可选择PstI和EcoRI两种限制酶。

(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类

其切点不

在启动子

止,n其会破坏启动子,

与终止子HmdII-不宜选择

之间，不

NdeI

宜选择XbaI其位于后动子、终

抗生素,止子之间，宜选择

抗性基因终止子户BamHI

其会破乐终止子，

EcoRI

因其位于不宜选择

标记基因,

不宜选择KpnI

复制原点被破坏后，目的基因不能在受体细胞中复制，不宜选择

⑶根据Ti质粒的T-DNA片段选择限制酶，图中甲、乙、丁Ti质粒均不宜选取，而丙Ti质

粒宜选取(设切割目的基因的限制酶为XhaI和SacI)o

T-DNAT-DNAXbaISacIXbaIXbaI

T-DNA./T-DNA

甲\乙丙T\

切割心点虽

切割位点位于T-DNA

切割位点不位于上，而旦含I、在T-DNA±,

Sac1两种切割位点，但缺乏SacI

上

T-DNA恰与目的基因两端切割位点

切割位点相同

3.筛选出含有目的基因的受体细胞［科学思维］

细菌含氨芳青霉素含四环素

的培养基的培养基

(1)原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果插入某种抗生素抗性基因

内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如图，目的基因插入了四环素抗性基因内部，则四

环素抗性基因失活。

(2)被转化的细菌有三种：含环状目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含质粒的细菌。

(3)筛选方法：将细菌先放在含氨芳青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和

含质粒的细菌，如图1、2、3,4、5菌落，再利用灭菌的绒布影印到含有四环素的培养基上，

如图能生长的菌落为2、3、4,则在含四环素培养基上不生长的即为含有目的基因的菌落,

如图1、5菌落。最后，可在含氨芳青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。

口情境式探究

［探究意图：以基因表达载体图示为情境信息考查理解能力］

分析基因表达载体模式图，回答下面问题。

(1)标记基因的作用是什么？常用什么基因来作标记基因？

提示：标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细

胞筛选出来。

常见的标记基因为抗生素抗性基因，如氨羊青霉素抗性基因；四环素抗性基因。

(2)构建基因表达载体时，目的基因应在哪个位置？为什么？

提示：由图知，目的基因要插入启动子和终止子之间，这是因为启动子使转录开始，是RNA

聚合酶识别和结合的部位：终止子位于基因的尾端，使转录终止；只有顺序正确目的基因才

能正常转录。

(3)为什么不能将目的基因插入载体的标记基因中？

提示：标记基因用于鉴定受体细胞是否成功导入目的基因，以便将含目的基因的细胞筛选出

来，若有目的基因插入，则标记基因被破坏，无法进一步筛选。

「核心素养突破

突破点1以PCR技术与应用为载体考查生命观念及社会责任

1.农杆菌Ti质粒上的T-DNA可以转移并随机插入被侵染植物的染色体DNA中。研究者

将图中被侵染植物的DNA片段连接成环，并以此环为模板进行PCR,扩增出T-DNA插入

位置两侧的未知序列，以此可确定T-DNA插入的具体位置。下列说法不正确的是()

未知序列引物①T-?NA引物②未知序列

限制酶切点引物③引物④限制酶切点

注：子链从引物的3'端开始延伸

A.PCR扩增依据的是DNA分子双链复制的原理

B.进行PCR扩增需要耐高温的DNA聚合酶

C.利用图中的引物②③组合可扩增出两侧的未知序列

D.通过与受体细胞的基因组序列比对，可确定T-DNA的插入位置

解析：PCR扩增依据的是DNA分子双链复制的原理，是体外犷增DNA的一种方式，A正

确；PCR技术需要在高温条件下进行变性，故进行PCR扩增需要耐高温的DNA聚合酶，B

正确：由于DNA的两条链反向平行，且子链从引物的3'端开始延伸，故利用图中的引物

①④组合可扩增出两侧的未知序列，C错误；通过与受体细胞的基因组序列比对，可确定

T-DNA的插入位置，D正确。

答案：C

2.（2020•江苏卷）如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，简捷地分析出已知序

列两侧的序列，具体流程如下图（以EcoRI酶切为例）:

染色体DNA

G；AATTC]

I酶切CTTAAiGJ

混合的DNA片段

5'1___________________।________________r片段

、未知序列已知序列"7未知序列g'F

II连接|DNA连接施

环状DNA

PCR产物

IV测序、分析

5,3'片段F的

完整序列

请据图回答问题:

⑴步骤I用的EcoRI是一种酶，它通过识别特定的切割特定位点。

⑵步骤H用的DNA连接酶催化相邻核甘酸之间的3'-羟基与5'-磷酸间形成

;PCR循环中，升温到95℃是为了获得；左qDNA聚合酶的作

用是催化。

（3）若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤HI选用的PCR引物必须是

（从引物①②③④中选择，填编号）。

DNA序列（虚线处省略了部分核甘酸序列）

5-AACTATGCGCTCATGA.............GCAATGCGTAGCCTCT-3,

已知序列I।।I।1।।।।।।।।।I।।I।।।।1IIIII1।I

S^-TTGATACGCGAGTACT.............CGTTACGCATCGGAGA-5,

®5z-AACTATGCGCTCATGA-3'

②5'-GCAATGCGTAGCCTCT-3'

PCR引物

③5'-AGAGGCTACGCATTGC-3'

④5'-TCATGAGCGCATAGTT-3'

⑷对PCR产物测序，经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中（虚线处省略

了部分核甘酸序列），结果正确的是。

A.5-'AACTATGCG-------------AGCCCTT-3

B.5/AATTCCATG--------------CTGAATT-3'

C.5-zGCAATGCGT--------------TCGGGAA-3,

D.5-'TTGATACGC--------------CGAGTAC-3,

解析：（1）步歌I用的EcoRI是一种限制性内切核酸酶，它通过识别特定的核昔酸序列来进

行切割。（2）步骤H中用DNA连接酶催化相邻核甘酸之间的3'-羟基与5'-磷酸间形成磷

酸二酯键。PCR循环中，升温到95"C是为了解开DNA双链获得DNA单链，TaqDNA聚

合酶的作用是催化以DNA为模板延伸形成子链的过程。（3）PCR过程中，根据已知的DNA

序列合成两个引物，要注意模板链和引物的方向是相反的，引物的核甘酸序列要能够和相应

模板的核甘酸序列发生碱基互补配对，环状DNA图中显示PCR过程是从已知DNA序列的

两端分别向相反方向形成子链，一个引物是与已知DNA序列的第一条链的左端互补结合，

向左侧方向延伸形成子链，该引物是④，另一个引物是与已知DNA序列的第二条链的右端

互补结合，向右侧方向延伸形成子链，该引物是②。（4）图中由片段F形成的环状DNA的未

—OAATTC-

一CTTAAG-'

知序列中有一个EcoRI限制酶的切割位点，而EcoRI识别的位点是f因此

片段F的单链中的一端应含有"AATTC--------------”序列，另一端应含有“TTAAG----------

一一”序列，只有B项符合题意。

答案：（1）限制性内切核酸（或限制）核甘酸序列（2）磷酸二酯键DNA单链以DNA为

模板的DNA链的延伸⑶②④（4）B

［易错警示］

（1）细胞膜上的载体与基因工程中的载体化学本质不同：细胞膜上的载体化学成分是蛋白质；

基因工程中的载体可能是物质，如质粒（DNA）,也可能是生物，如噬菌体、动植物病毒等。

（2）PCR中的复性不一定均为引物与DNA模板结合。复性时，引物与DNA模板的结合是随

机的，也存在DNA解开的两条链的结合。

（3）PCR反应的结果不都是所需的DNA片段。因为第一次循环得到的DNA片段只有一种引

物，比所需的DNA片段要长，从第二次循环才出现所需的DNA片段，这样的片段存在两

种引物。

（4）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，利用蛋白质工程改造了基因即对蛋白质进行了

改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。

突破点2以基因工程的操作程序为载体考查科学探究

3.下列关于目的基因导入受体细胞的叙述，不正确的是（）

A.花粉管通道法的操作之一是用微量注射器将含有目的基因的溶液直接注入子房中

B.显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法

C.大肠杆菌最常用的转化方法是使细胞的生理状态发生改变

D.农杆菌转化法是我国科学家独创的一种方法

解析：花粉管通道法的操作之一是用微量注射器将含有目的基因的溶液直接注入子房中；目

的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术；大肠杆菌细胞最常用的转化方法是用钙离

子处理细胞，使细胞的生理状态发生改变，从而完成转化过程。我国科学家独创的方法是花

粉管通道法。

答案：D

4.菊花是一种双子叶植物，易感桃蛇。桃场不但直接影响植物生长，还是多种植物病毒的

传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃螃生长，某科研团队运用农杆

菌转化法获得了转GNA基因菊花•下列有关叙述不正确的是()

A.受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蛟细胞

B.将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上构建表达载体

C.可以将菊花叶片取下与农杆菌共培养，然后筛选转化细胞

D.应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蛇的抗性及抗性的程度

解析：要获得转基因菊花，可以选择菊花叶片细胞作为受体细胞，但不能选择桃财细胞作为

受体细胞，A错误；Ti质粒的T-DNA可以转移到受体细胞中，并且整合到受体细胞染色体

的DNA上，根据这一特点，构建表达载体时，应该将目的基因GM4插入Ti质粒的T-DNA

上，B正确；可以将菊花叶片取下与农杆菌共培养，然后筛选转化细胞，并再生成植株，C

正确；已知雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃财生长，故应用抗虫接种实验，

检测转基因菊花对桃胡的抗性及抗性的程度，D正确。

答案：A

考点3基因工程的应用和蛋白质工程

授课提示：对应学生用书第471页

需必备知识梳理

1.基因工程的应用

(I)基因工程在农牧业方面的应用

①转基因抗虫植物；②转基因抗病植物；③转基因抗除草剂植物；④改良植物的品质；⑤提

高动物的生长速率;

⑥改善畜产品的品质。

(2)基因工程在医药卫生领域的应用

①对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们生产药物。

②让哺乳动物批量生产药物。

③尝试将建立移植器官工厂的设想成为现实。

(3)在食品工业方面的应用：利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。

2.蛋白质工程的原理和应用

（1）蛋白质工程的概念

⑶蛋白质工程的应用

①医药工业方面：研发药物，如延长干扰素的保存时间；降低小鼠单克隆抗体诱发免疫反应

的强度。

②其他工业方面：改进醛的性能或开发新的工业用酶。

③农业方面：通过改造某些参与调控光合作用的酶,增加粮食产量；改造微生物蛋白质的结

构，设计优良微生物农药，防治病虫害。

口易错易混诊断

1.（选择性必修3P88正文）来自苏云金杆菌的W毒蛋白基因只能应用于棉花。（义）

2.（选择性必修3P88正文）“转基因抗虫植物”也可以用于抵抗各种植物疾病。（X）

3.（选择性必修3P90“资料卡”）干扰素是我国批准生产的第一个基因工程药物。（J）

4.（选择性必修3P91“相关信息”）用基因工程的方法，使得外源基因得到高效表达的菌类

一般称为基因工程菌。（J）

5.（选择性必修3P93黑体）对蛋