高三生物一轮复习导学案：基因工程

山东省昌乐二中高三生物一轮复习导学案编制人：审核人：审批人：时间:NO.27基因工程班级：姓名：小组：评价：【学习目标】1.熟记基因工程的概念、工具及操作程序，能准确分析转基因技术。2.小组合作，大胆质疑，学会转基因技术的操作方法。3.激情投入，快乐学习，感悟基因工程对人类生活的影响。【使用说明与学法指导】★1.根据知识梳理的问题引导认真研读教材内容，注重联系整合，构建知识体系，排查好疑难。2.深入思考，完成合作探究核心问题，搞好重难点突破，并结合生活生产实际进行拓展。3.限时完成“能力提升”，规范训练，标注疑难。自主梳理一、知识梳理【提高知识体系构建能力】（一）基因工程的概念：又叫。是指按照人们的愿望，通过和等技术，赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。这种变异是（定向的、不定向的），基因工程最大的优势是。（二）基因工程的操作工具(三种)：1．（分子手术刀）主要来源是，其作用是，结果是产生出或。2．（分子缝合针）。主要有两类：一是E·coliDNA连接酶，它来源于，作用是连接；二是T4DNA连接酶，来源于，作用是连接，但连接的效率低。3．（分子运输车）。它必备的条件有：①能在受体细胞内②具有一个或多个，供外源DNA插入。③具有，供重组DNA的鉴定和选择。常用的载体有，除此之外，还有、等。（三）基因工程的操作程序：1．目的基因的获取：①目的基因主要是指，也可以是。②获取的方法有、、2．基因表达载体的构建（核心）：①其目的是②组成：+++位于尾端，使转录在需要的地方停止下来利于目的基因的鉴别和筛选位于首端，RNA聚合酶识别和结合部位位于尾端，使转录在需要的地方停止下来利于目的基因的鉴别和筛选位于首端，RNA聚合酶识别和结合部位3．将目的基因导入受体细胞（转化）：①将目的基因导入植物细胞：最常用的方法是，此外还有、。我国培育抗虫棉采用的方法是。②将目的基因导入动物细胞：采用的技术是，一般用动物的作为受体细胞。③将目的基因导入微生物细胞：④生产上常用微生物作为受体细胞的原因是：、、。4．目的基因的检测与鉴定：①检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，常用的方法是？检测目的基因是否转录出了mRNA，常用的方法？检测目的基因是否翻译成了蛋白质，常用的方法？②鉴定：除了分子水平检测外，还可以进行鉴定。（四）基因工程的应用1．植物基因工程：①抗虫、抗病、抗逆转基因作物的培育；②利用转基因改良植物的品质2．动物基因工程：①提高动物生长速度：转基因鲤鱼②改善畜产品的品质：乳糖含量低的转基因奶牛③用转基因动物生产药物：乳腺生物反应器④提供器官移植的供体（导入某种调节因子）3．基因工程药物的生产：白细胞介素、干扰素、乙肝疫苗等4．基因治疗：把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的；方法有和（五）蛋白质工程：1.概念：蛋白质工程是指蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。2.蛋白质工程的原理：①目的：根据人们对蛋白质功能的“特定需要”，对蛋白质的结构进行分子设计，注意：蛋白质工程生产的蛋白质都是自然界中并不存在的②基本途径：从预期的蛋白质功能出发→→→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）二、体系构建（尝试用合适的方式构建本部分的知识体系）合作探究下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamHI、HindIII、SmaI直线所示为三种限制酶的酶切位点。据图回答：（1）图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含的培养基上进行。（2）能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是（填字母代号）。A.启动子B.tetRC.复制原点D.ampR（3）过程①可采用的操作方法是（填字母代号）。A.农杆菌转化B.大肠杆菌转化C.显微注射D.细胞融合（4）过程②可采用的生物技术是。（5）对早期胚胎进行切割，经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的性。（6）为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用（填字母代号）技术。A.核酸分子杂交B.基因序列分析C.抗原—抗体杂交D.PCR能力提升1．根据基因工程的有关知识，回答下列问题：（１）限制性内切酶切割ＤＮＡ分子后产生的片段，其末端类型有和。（２）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是。（３）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即DNA连接酶和DNA连接酶。（４）反转录作用的模板是，产物是。若要在体外获得大量反转录产物，常采用技术。（５）基因工程中除质粒外，和也可作为运载体。（６）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是。2．肺细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实验表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图１。请回答：（１）进行过程①时，需用酶切开载体以插入let-7基因。载体应用RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let-7基因转录，该部位称为。（２）进行过程②时，需用酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。（３）研究发现，let-7基因能影响RAS的表达，其影响机理如图２。据图分析，可从细胞提取进行分子杂交，以直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中（RASmRNA/RAS蛋白）含量减少引起的。3.下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。(1)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?为什么?；。(2)过程②必需的酶是酶，过程③必需的酶是酶。(3)若A中有a个碱基对，其中鸟嘌呤b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶个。(4)在利用A、B获得C的过程中，必须用切割A和B，使它们产生，再加入，才可形成C。（5）取自大肠杆菌的物质B，其名称是，在基因工程中起作用，B上通常带有某些标记基因，其作用是。（6）为使过程8更容易进行，可用处理受体细胞D的细胞壁，以增大其通透性。（7）该项目成功通过鉴定的关键是什么？学案27基因工程【知识梳理】（一）DNA重组技术体外DNA重组转基因定向的定向改造生物的遗传性状(二）1.限制酶原核生物识别并切割DNA分子的某种特定核苷酸序列黏性末端平末端2.DNA连接酶大肠杆菌连接双链DNA片段互补的黏性末端T4噬菌体连接DNA片段互补的黏性末端和平末端平末端3.载体自我复制限制酶切割位点标记基因质粒λ噬菌体的衍生物动植物病毒(三)1.①编码蛋白质的结构基因具有调控作用的因子②从基因文库中获取利用PCR技术扩增化学方法人工合成2.①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，同时，使目的基因能够表达和发挥作用②目的基因启动子终止子标记基因3.①农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法②显微注射技术受精卵③感受态细胞④繁殖快多为单细胞遗传物质相对较少4.①DNA分子杂交技术分子杂交技术抗原—抗体杂交技术②个体生物学水平(四)4.正常基因体外基因治疗体内基因治疗(五)2.②设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列【合作探究】（1）HindⅢ和BamHⅠ；氨苄青霉素（2）A（3）C（4）胚胎移植技术（5）全能（6）C【能力提升】1.（１）平末端和粘性末端（２）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同（３）Ｔ4DNA连接酶Ｅ·coliDNA连接酶（４）mRNA单链DNAPCR（聚合酶链式反应）（５）动植物病毒λ噬菌体的衍生物（６）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱2.（1）限制性核酸内切酶（或限制）启动子（2）胰蛋白（3）RNARAS蛋白3.(1)不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录)，不能形成胰岛素mRNA(2)逆转录解旋(3)15(a—b)(4)同一种限制酶相同的末端DNA连接酶（5）质粒载体利于目的基因的鉴别和筛选（6）CaCl2（7）目的基因成功地导入并在大肠杆菌中得以表达阅读如下材料：材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。材料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。回答下列问题：（1）材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用法。构建基因表达载体常用的工具酶有和。在培育转基因植物是，常用农杆菌转化发，农杆菌的作用是。（2）材料乙属于工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对进行改造，或制造制造一种的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的序列发生了改变。学案27基因工程【知识梳理】（一）DNA重组技术体外DNA重组转基因定向的定向改造生物的遗传性状(二）1.限制酶原核生物识别并切割DNA分子的某种特定核苷酸序列黏性末端平末端2.DNA连接酶大肠杆菌连接双链DNA片段互补的黏性末端T4噬菌体连接DNA片段互补的黏性末端和平末端平末端3.载体自我复制限制酶切割位点标记基因质粒λ噬菌体的衍生物动植物病毒(三)1.①编码蛋白质的结构基因具有调控作用的因子②从基因文库中获取利用PCR技术扩增化学方法人工合成2.①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，同时，使目的基因能够表达和发挥作用②目的基因启动子终止子标记基因3.①农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法②显微注射技术受精卵③感受态细胞④繁殖快多为单细胞遗传物质相对较少4.①DNA分子杂交技术分子杂交技术抗原—抗体杂交技术②个体生物学水平(四)4.正常基因体外基因治疗体内基因治疗(五)2.②设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列【合作探究】（1）HindⅢ和BamHⅠ；氨苄青霉素（2）A（3）C（4）胚胎移植技术（5）全能（6）C【能力提升】1.（１）平末端和粘性末端（２）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同（３）Ｔ4DNA连接酶Ｅ·coliDNA连接酶（４）mRNA单链DNAPCR（聚合酶链式反应）（５）动植