中图版选修3基因工程学案

基因工程、细胞工程

........... I核心自查....................

、基因工程

i.基本工具:

⑴工具酶。

①限制性核酸内切酶(又称限制酶):切割目的基因和载体(断开磷酸二酯键)。

②DNA连接酶：缝合DNA片段断口处外侧链(形成磷酸二酯键)。

(2)载体应具备的条件。

①能在宿主细胞内稳定存在并复制：便于目的基因的表达。

②有一至多个限制酶切割位点：便于外源DNA分子的插入。

③具有标记基因：鉴定与选择重组DNA分子。

2?基本操作程序：

(1)目的基因的获取。

①基因文库获取，②PCR技术扩增，③化学方法直接人工合成。

(2)基因表达载体的构建。

①启动子：启动转录。

②目的基因：控制需要的特定性状。

③终止子：终止转录。

④标记基因：筛选重组细胞。

(3)将目的基因导入受体细胞。

①导入植物细胞：最常用方法是农杆菌转化法，另外还有花粉管通道法和基因枪法。

②导入动物细胞：最常用方法是显微注射法。

③导入微生物细胞：常用Ca2+处理使受体细胞处于感受态。

⑷目的基因的检测与鉴定。—

①分子水平检测：以目的基因单链作探针，进行分子杂交；抗原一抗体杂交。

②个体水平鉴定：抗虫、抗病的接种实验。

3.应用:

(1)植物基因工程。

①抗虫、抗病、抗逆转基因植物；

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；②改善畜产品的品质；③用转基因动物生产药物；④用转基因动

物作器官移植的供体。

(3)基因工程药物。

⑷基因治疗。

①体外基因治疗：②体内基因治疗。

二、植物组织培养与动物细胞培养的比较

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1?若该图为植物体细胞杂交示意图：

(1)原生质体的制备。

用纤维素酶和果胶酶除去植物细胞的细胞壁，得到原生质体A和B。

(2)促融方法。

①过程中，常用的化学试剂是聚乙二醇。

(3)新细胞壁的形成。

②过程形成的D细胞具有一定的形状，该过程与细胞中的高尔基体密切相关。

(4)杂种植株的培育。

③过程为植物组织培养，依据的原理是细胞的全能性，所得杂种植株可育(“可育”或

“不可育”)。

2?若该图为动物细胞融合示意图：

(1)促融方法。

与植物体细胞杂交相比，①过程中特有的方法是灭活病毒处理。

(2)原理：①过程的完成依赖于细胞膜的流动性。

(3)应用。

若A细胞为骨髓瘤细胞，B细胞为B淋巴细胞，那么D细胞称为杂交瘤细胞，由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程，称为克隆隹种细胞既能无限繁殖，又能产生专一抗体 ____________________________ 3?若该图为体细胞核移植过程示意图，假设C细胞的细胞核来自于A细胞：

(1)受体细胞(B细胞)的选择理由。

第一：营养物质丰富，能满足早期胚胎发育的需要。

第二：体积较大，易于操作。

第三：含有使已分化的细胞核恢复分裂能力的物质。

(2)克隆动物的性状。

通过该过程克隆的动物主要性状由A细胞决定。

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1?在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不可能同时进行ATP的合成与分解。( ) 【答案】X 分析：在诱导离体的组织或器官形成幼苗的过程中，伴随细胞的增殖与

分化等需要能量的生理过程，一定会进行ATP的合成与分解。

2?重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接。( )

【答案】X 分析：DNA分子杂交是通过碱基互补配对原则形成的。

3.将目的基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞。( )

【答案】X 分析：目的基因必须经构建形成基因表达载体，才能导入受体细胞，否

则不能正常表达。

4?培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养。( )

【答案】V 分析：植物的茎尖一般没有病毒感染，因此可以通过组织培养技术培养

茎尖细胞以获得脱毒苗。

5.应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达。

( )

【答案】X 分析：应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的

存在及其是否转录，但不能检测其是否表达。

6.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。( )

【答案】X 分析：克隆动物通过核移植技术获得，不能通过体细胞杂交技术获得。

7.动物的生长激素基因转入植物体后不能表达。( )

【答案】X 分析：不同生物的基因具有相同的化学成分和空间结构，合成蛋白质时

共用一套密码子，因此动物基因可以在植物体内表达。

&单克隆抗体技术可以用于治疗老年痴呆症。( )

【答案】V 分析：单克隆抗体特异性强，可以定向清除抗原，达到治疗疾病的目的。

考情掃端指导| %細的甜刷

【典例1】(2012 ?新课标全国卷)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Eco R I切割后产生的片段如下：

AATTC,,G

G,,CTTAA

为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用Eco R I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

【解析】(1)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA勺两条链分别切开时，产

生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。

(2)为使运载体与目的基因相连，不同的限制酶应该切出相同的黏性末端。

(3)DNA连接酶根据其来源的不同分为两类，一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为

E- coli DNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶。

(4)反转录是指以RNA为模板在反转录酶的作用下合成DNA的过程，可以在体外短时间

内大量扩增DNA的技术叫PCR侈聚酶链式反应)。

(5)基因工程中可以作为运载体的除质粒外，还有入噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

(6)大肠杆菌细胞有细胞壁和细胞膜，能阻止质粒(外源DNA)等物质的进入，只能通过

Ca2+处理细胞，使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(感受态细胞)，才能作为

受体细胞。

【答案】(1)黏性末端平末端

(2)切割产生的DNA片段末端与Eco R I切割产生的相同

(3)E - coli T4

(4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR

(5)入噬菌体的衍生物动植物病毒

(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱

(1)基因工程常用的工具包括哪些？分别起什么作用？

(2)限制酶的特异性及其作用：

①特异性：

_____________________________________________________________________________ ; ①作用部位：

_______________________________________________________________________________ ;

③_____________________________________________ 末端分析：同种限制酶切出的末端(填“一定”或“可能”)相同；不

同种限制酶切出的末端________________ (填“一定”或“可能”)相同。

【答案】(1)提示：限制酶一一分子手术刀，DNA连接酶一一分子缝合针，运载体一一分子运输车。

(2)提示：①识别并切割特定的脱氧核苷酸序列

②DNA单链中两个相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键

③一定可能

【总结提升】

与核酸有关的酶的辨析

【变式训练】(2014 ?南通模拟)普通棉花中含B —甘露糖苷酶基因(GhMnaA2),能在

纤维细胞中特异性表达，产生的 3 -甘露糖苷酶催化半纤维素降解，棉纤维长度变短。为

了培育新的棉花品种，科研人员构建了反义GhM naA2基因表达载体，利用农杆菌转化法导入棉花细胞，

成功获得转基因棉花品种，具体过程如下。请分析回答：

图I

(1) 进行过程①时，需要用到 ___________ 酶。

(2) 研究发现，let-7 基因能影响癌基因 RAS 的表达，其影响机理如图 2。据图分析，可 从细胞中提取 __________ 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，可能是由细胞中 ___________ (填“ RAS mRN ”或“ RAS 蛋白”)含量减少引起的。

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S?M J ；hMHAA2 屜I ⑴ ①和②过程中所用的限制酶分别是 ___________________ 、 _____________ 。

(2) 基因表达载体除了图示组成部分外，

至少还有 ____________________________ 等(至少答

两个)。

(3) ③过程中用酶切法可鉴定正、 反义表达载体。用Smal 酶和Not I 酶切正义基因表达

载体获得0.05 kb 、3.25 kb 、5.95 kb 、9.45 kb 四种长度的 DNA 片段，则用 Not I 酶切反 义基因表达载体获得 DNA 片段的长度应是 _______________________ 和 _________________ 。

⑷④利用农杆菌介导转化棉花细胞的过程中，整合到棉花细胞染色体 DNA 的区段是

__________________ ，转化后的细胞再通过 _____________________ 形成植物体。

(5)导入细胞内的反义 GhMnaA2转录的mRNA 能与细胞内的 GhMnaA2转录的 mRNA 互补配 对， 从 而

抑 制 基 因 的 表 达， 其 意 义 是

【答案】 ⑴Hind 『 BarHl Smal

(2) 复制原点、终止子、标记基因等 (3) 6.0 kb 12.7 kb

(4)

(含有E6启动子和GhMnaA2基因的)T — DNA 植物组织培养

(5) 阻止3 -甘露糖苷酶合成，使棉纤维更长

基因工程的操作步骤

【典例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现表达增强后，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。

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(3)进行过程②时，需用

酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于细胞培养。

③过程常用的方法是

。

【解析】 (1)构建基因表达载体时，应用限制酶切开载体并插入目的基因，再用

DNA

连接酶连接为基因表达载体。

(2) 检测目的基因是否转录， 可以从细胞中提取 mRNA 与基因探针进行分子杂交。let-7

基因表达增强，会使 RAS 蛋白翻译受阻，RAS 蛋白含量减少，使肺癌细胞增殖受到抑制。

(3) 进行细胞培养时，需要用胰蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞。转化动物细胞常 用显微注射法。

【答案】 ⑴限制酶、DNA 连接

(2) mRNA RAS 蛋白 (3) 胰蛋白显微注射法

(1) 反转录法合成目的基因。

①需要的酶：

__________________________________________________________________ ；

② 模板：

__________________________________________________________________ ；

③ 原料：

(2) 目的基因的检测与鉴定。

① 检测目的基因是否导入受体细胞用什么方法？ ② 检测目的基因是否转录所使用的基因探针是什么？ 【答案】 (1)提示：①反转录酶

②RNA ③脱氧核苷酸

(2)①提示：DNA 分子杂交法。

②提示：基因探针为放射性同位素或荧光标记的目的基因单链。 【总结提升】

目的基因的检测与鉴定方法

(1) _______________________________________________________ 在甲、乙条件下培养含 AFB 解毒酶基因的菌株，经测定，甲菌液细胞密度小、细胞 含解毒酶；乙菌液细胞密度大、 细胞不含解毒

酶。过程I 应选择 ________________________________________________________ 菌液的细胞提取总

RNA 理由是

O

(2) 过程n 中，与引物结合的模板是

(3)

检测酵母工程菌是否合成了 __________________________ A FB 解毒

酶，应采用 方法。

【变式训练】

(2012 ?天津高考改编)如图为采用基因工程技术生产 程图。据图回答问题： AFB 解毒酶的流

含AFB 解毒

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酶基因的菌株 ---- > 总RNA

--- ]n

cDNA ——R