2021高考生物二轮复习提优(江苏专用)专题四-第三讲-基因工程及安全性16-【能力提升】-

力气提升与基因工程相关的酶种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用特点切割目的基因及载体，能专一性识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上将DNA两条链之间的氢键打开作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子(1)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。限制酶是一类酶，不是一种酶。限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。(2)在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。(3)限制酶不切割自身DNA的缘由是:原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(4)限制酶和DNA连接酶之间的关系:典例1(2022·兴化模拟)基因工程利用某目的基因(图甲)和Pl噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析错误的是()A.构建重组DNA时，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和Pl噬菌体载体B.构建重组DNA时，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和Pl噬菌体载体C.图乙中的Pl噬菌体载体只用EcoRⅠ切割后，含有2个游离的磷酸基团D.用EcoRⅠ切割目的基因和Pl噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，只能产生一种重组DNA利用PCR技术扩增目的基因1.原理利用DNA双链复制的原理，在体外将基因的核苷酸序列不断地加以复制，使其数量呈指数方式增加。2.条件条件作用在确定的缓冲液中进行供应相对稳定的pH环境四种脱氧核苷酸作为合成DNA子链的原料DNA母链作为DNA复制的模板TaqDNA聚合酶催化合成DNA子链(耐高温)引物使DNA聚合酶能够从引物的3'端开头连接脱氧核苷酸温度把握90~95℃变性:使DNA片段双链解开55~60℃复性:使解链的两条DNA单链分别与相应的引物结合(退火)70~75℃延长:TaqDNA聚合酶催化子链合成3.解题规律总结DNA分子数2482n含引物的DNA分子数2482n含引物A(或B)的DNA分子1=21-13=22-17=23-12n-1同时含引物A、B的DNA分子数0=21-22=22-26=23-22n-2共消耗的引物数量2=22-26=23-214=24-22n+1-2含与脱氧核苷酸链等长的DNA分子数0=21-20=22-42=23-62n-2nDNA分子种类2455PCR扩增技术与DNA复制的比较:PCR技术DNA复制原理半保留复制场所生物体外生物体内过程变性→退火→延长边解旋边复制模板含目的基因的DNA片段整个DNA分子原料四种脱氧核苷酸能量热能、四种脱氧核苷三磷酸含有的能量ATP酶热稳定DNA聚合酶(Taq酶)解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等引物2种特定的单链DNA片段RNA片段温度90~95℃→55~60℃→70~75℃生物体内温度其他条件缓冲液、Mg2+、无菌条件等生物体内环境结果复制目的DNA复制DNA典例2(2022·通州中学)下列关于用PCR技术扩增DNA分子中的目的基因的叙述，正确的是()A.PCR扩增时只需要一种引物B.获得2个目的基因共需要6个引物C.在PCR扩增时需要解旋酶和DNA聚合酶D.要获得目的基因至少经过了1个PCR循环基因工程中涉及的几种方法1.提取目的基因的常用方法制备方法比较项目直接提取法人工合成法鸟枪法反转录法已知氨基酸序列→DNA制备过程供体细胞中DNA→很多DNA片段→载体→受体细胞→产生特定性状→目的基因目的基因的mRNA单链DNA双链DNA(目的基因)蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列合成目的基因优点操作简便，广泛接受专一性较强，目的基因不含内含子专一性强，可产生自然界不存在的基因，目的基因不含内含子缺点专一性差，工作量大mRNA不稳定，技术要求高仅限于核苷酸数较少且已知序列的基因适用范围原核细胞基因真核细胞基因2.目的基因导入受体细胞的方法细胞类型常用方法受体细胞转化过程转化实质植物细胞农杆菌转化法(基因枪法、花粉管通道法)体细胞将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上目的基因整合到受体细胞染色体基因组中，并在受体细胞内维持稳定和表达动物细胞显微注射技术受精卵将含有目的基因的表达载体提纯→取卵→获得受精卵→显微注射→早期胚胎培育→胚胎移植→发育成为具有新性状的动物微生物细胞Ca2+处理增大细胞壁通透性原核细胞或酵母菌用Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸取3.目的基因的检测与鉴定方法类型步骤检测内容方法结果显示分子检测导入检测目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带表达检测目的基因是否转录出mRNA核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间)同上目的基因是否翻译出蛋白质蛋白质分子杂交技术(抗原和抗体之间)同上个体生物学水平的鉴定①确定是否具有抗性及抗性程度，②基因工程产品与自然产品的活性是否相同①抗虫或抗病的接种试验，②基因工程产品与自然产品活性的比较是否赐予了预期抗性或蛋白质活性过程图示(1)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。(2)目的基因的插入位点不是任凭的，基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。(3)一般状况下，用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，这样可避开质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。(4)植物细胞的全能性较高，可经植物组织培育过程成为完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞;动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。(5)基因表达载体中，启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA);终止子(DNA片段)≠终止密码子(RNA)。(6)基因表达载体的构建是最核心的一步，在体外进行。个体水平上的检测和鉴定是最简洁最有效的方法。典例3(2022·海安中学)很多大肠杆菌的质粒上含有lacZ基因，其编码的产物β-半乳糖苷酶在X-gal和IPTG存在时，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，过程如下图所示。下列说法错误的是()A.基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用B.转化过程中，大肠杆菌应先用Ca2+处理，使其处于能吸取四周DNA的状态C.菌落颜色为白色的是菌落②D.菌落③中的目的基因是否表达，可接受的检测方法是抗原—抗体杂交转基因生物平安性的理解?关注焦点正方观点反方观点食物平安有平安性评价、科学家负责的态度，转基因食品影响健康，无实例无证据反对“实质性等同”、毁灭滞后效应、毁灭新的过敏原、养分成分转变生物平安(对生物多样性的影响)生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限集中到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”环境平安(对生态系统稳定性的影响)不转变生物原有的分类地位、削减农药使用、疼惜农田土壤环境打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体实质性等同原则是指转基因生物与自然存在的传统生物在相同条件下进行性状表现的比较。保证转基因食品平安的监控和预防措施:立法、多环节监控、平