人教高中生物选修三 第31讲.doc

第31讲　基因工程
最新考纲
全国卷考情
1.基因工程的诞生(Ⅰ)
2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)
3.基因工程的应用(Ⅱ)
4.蛋白质工程(Ⅰ)
5.实验：DNA的粗提取与鉴定
2018·全国卷Ⅰ(38)、
2018·全国卷Ⅱ(38)、
2017·全国卷Ⅰ(37)、
2017·全国卷Ⅱ(37)、
2017·全国卷Ⅲ(37)、
2016·全国卷Ⅰ(40)、
2016·全国卷Ⅲ(40)
考点一　基因工程的基本工具及操作过程
1.基因工程的基本工具
(1)限制性核酸内切酶(限制酶)
①来源：主要从原核生物中分离纯化而来。
②作用：识别特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
③作用结果
(2)DNA连接酶
①作用：将限制酶切割下来的DN***段拼接成DNA分子。
②类型
常用类型
E·coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
来源
大肠杆菌
T4噬菌体
功能
只“缝合”黏性末端
“缝合”黏性末端和平末端
结果
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
(3)载体
①条件：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一至多个限制酶切点；具有标记基因。
②种类
③作用：携带外源DN***段进入受体细胞。
2.基因工程的基本操作程序
(1)目的基因的获取
①目的基因：主要指编码蛋白质的基因，也可以是一些具调控作用的因子。
②获取方法
(2)基因表达载体的构建——基因工程的核心
①目的：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基因表达载体的组成
③构建过程
(3)将目的基因导入受体细胞的“三种类型”
①导入植物细胞——农杆菌转化法(花粉管通道法、基因枪法)。其受体细胞为体细胞或受精卵。
农杆菌在自然条件下易感染双子叶植物和裸子植物，并将其Ti质粒上的T－DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。
②导入动物细胞——显微注射法其受体细胞为受精卵。
③导入微生物细胞——感受态细胞法，需用Ca2＋处理获得感受态细胞使其能吸收DNA分子。
3.目的基因检测与鉴定的“两个水平”
1.限制性核酸内切酶Mun Ⅰ和限制性核酸内切酶EcoR Ⅰ的识别序列及切割位点分别是和。如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是哪一种？并指明理由。
提示　适合的质粒是①。由图可知，质粒②上无标记基因，不适合作为载体；质粒③和④的标记基因上都有限制性核酸内切酶的识别位点，使用该酶后将会导致标记基因遭破坏，故均不宜选作载体。
2.下图中的图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图。请思考：
(1)EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的化学本质是什么？其单体是什么？两类酶识别的碱基序列及切割的位点分别是什么？
提示　蛋白质　氨基酸　EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。
(2)以上实例说明限制酶具有何种特性？
提示　专一性。
(3)要将图1中的末端再连接起来，需要用哪类连接酶，若连接图2的末端呢？
提示　连接图1中的黏性末端既可用E·coli DNA连接酶，也可用T4 DNA连接酶，连接图2中平末端只能用T4 DNA连接酶。
3.已知限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—GGATCC—，限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—，根据图示思考下列问题：
(1)切割目的基因应选用哪类限制酶？切割质粒呢？请说明理由。
(2)限制性核酸内切酶Ⅰ和限制性核酸内切酶Ⅱ切割后获得的黏性末端是否相同？
(3)将基因表达载体导入受体细胞后，进行筛选时，培养基中应添加填“青霉素”还是“四环素”)？为什么？
提示　(1)由于限制酶Ⅰ识别位点—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ识别位点为—↓GATC—，由此可见限制酶Ⅱ也可切割限制酶Ⅰ的位点，图中显示目的基因两端分别有限制酶
Ⅰ、限制酶Ⅱ识别位点，故使用限制酶Ⅱ时，可在目的基因两端同时作切割，从而切出“目的基因”，然而，倘若使用限制酶Ⅱ切割质粒，则会同时破坏质粒中的两个“标记基因”，故只能使用限制酶Ⅰ切割质粒。
(2)相同(均具GATC—)。
(3)青霉素　因使用限制酶Ⅰ后，四环素抗性基因已被破坏。
[重点·串讲整合]
1.诠释基因表达载体
(1)分段解读
(2)载体上标记基因的标记原理辨析
载体上的标记基因一般是一些抗生素的