2021届高三生物一轮复习——基因工程学案及训练
2021高考生物一轮复习教案：第七单元第23讲从杂交育种到基因工程含解析
2021高考生物一轮复习新人教版教案：第七单元第23讲从杂交育种到基因工程含解析第23讲从杂交育种到基因工程考点一杂交育种和诱变育种1.杂交育种（1)概念:将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法.(2）过程①培育杂合子品种选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1（即为所需品种）.②培育隐性纯合子品种选取符合要求的双亲杂交（♀×♂)→F1F2→选出表现型符合要求的个体种植并推广.③培育显性纯合子品种a。
植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1→F1自交→获得F2→鉴别选择需要的类型，连续自交、逐代筛选至不再发生性状分离为止。
b.动物:不同于植物的方面主要在于从获得的F2中选育出需要类型与隐性类型测交,以鉴定其基因型。
(3)优良性状的选择①若采用杂交育种，一般应从F2开始进行筛选,原因是F2开始出现性状分离。
②若采用单倍体育种,对优良性状的选择应在秋水仙素处理之后(填“前"或“后"),原因是秋水仙素处理之前为单倍体；一般植株弱小,不表现出优良性状。
(4）优点:操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起.（5)缺点:获得新品种的周期长.2。
诱变育种(1）原理：基因突变。
（2）过程(3）优点①可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型.②大幅度地改良某些性状.（4)缺点:有利变异个体往往不多,需要处理大量材料。
3.生物育种的原理、方法及实例[连线］提示：①—a-Ⅴ①—e—Ⅲ②-c—Ⅰ③-b—Ⅱ③-d—Ⅳ[纠误诊断］（1）抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦。
（√）（2)杂合抗病植株连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低.（×）提示：杂合子自交,随自交代数增加，纯合抗病植株的比例逐渐增大。
（3)通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。
(×)提示:获得抗锈病高产小麦新品种的方法是杂交育种,花药离体培养只能获得单倍体植株.（4)诱变育种和杂交育种均可形成新基因.（×）提示：杂交育种只能产生新的基因型,不能产生新基因.（5)用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上结出的西瓜无子。
2021版高考生物一轮复习 选修3 第1讲 基因工程学案 苏教版
第1讲基因工程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.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)6.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)1.基因的结构与功能。
（生命观念）2.基因工程的操作流程图及蛋白质的流程图等。
（科学思维）3.基因工程的应用和蛋白质工程。
（科学探究）4.正确看待转基因生物的安全性以及生物武器对人类的威胁等。
（社会责任）基因工程的基本工具1．基因工程的概念(1)概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
(2)遗传原理：基因重组。
(3)优点①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。
2．基因工程的基本工具(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)。
①来源：主要来自原核生物。
②特点：具有专一性，表现在两个方面：识别——双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。
切割——特定核苷酸序列中的特定位点。
③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
④结果：产生黏性末端或平末端。
(2)DNA连接酶种类 E ·coli DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶 来源大肠杆菌 T 4噬菌体 特点缝合黏性末端 缝合黏性末端和平末端 作用 缝合双链DNA 片段，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
②质粒的特点⎩⎪⎨⎪⎧能自我复制有一个至多个限制酶的切割位点有特殊的标记基因③运载体的作用：携带外源DNA 片段进入受体细胞。
1．基因工程技术使用限制酶需注意的四个问题(1)获取目的基因和切割载体时，经常使用同一种限制酶(也可使用能切出相同末端的不同限制酶)，目的是产生相同的黏性末端或平末端。
(2)获取一个目的基因需限制酶切割两次，共产生4个黏性末端或平末端。
(3)限制酶切割位点的选择，必须保证标记基因的完整性，以便于检测。
2021高考生物一轮复习 第十单元 现代生物科技 专题二十五 基因工程精练(含解析)
专题二十五基因工程考点1 基因工程的基本工具与操作程序1。
[2020湖北八校第一次联考,15分]利用农杆菌转化法可将抗病基因(来自拟南芥）导入玉米细胞而获得抗病植株.根据所学知识回答下列问题:(1）若对拟南芥的抗病基因进行大量扩增，应用技术。
(2）获得抗病玉米植株工程中的核心步骤是，其目的是使抗病基因在受体细胞中稳定存在,并能遗传给下一代，同时使。
(3）农杆菌转化法利用农杆菌中的Ti质粒上的可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞的上的特点，使抗病基因在受体细胞中的遗传特性得以稳定维持和表达。
(4)将含抗病基因的受体细胞培育为抗病植株的原理是。
（5)若要在个体水平上检测转基因玉米是否有抗病特性,需要做实验。
（6)为避免抗病基因通过花粉传播进入其他植物而导致“基因污染”，应将抗病基因导入（填“细胞核"或“细胞质”）。
2.［2020安徽示范高中联考，15分］南极某种鱼含有抗冻基因，如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图.请回答下列相关问题:(1）利用①过程的方法获取目的基因需要用到酶。
②过程中常需要用到的工具酶是。
(2）通过①、②过程成功构建的重组质粒,除目的基因外,还应该具备等。
（3）将目的基因导入番茄体细胞的方法是利用农杆菌的作用，其原理是. (4）要确认抗冻基因是否在转基因番茄植株中表达出相应的蛋白质，可以采用方法,除进行分子检测外，有时还需要进行的鉴定.考点2 基因工程的应用与蛋白质工程3.［2020贵州贵阳模拟，10分]科学家将人的生长激素基因与pBR322质粒进行重组。
pBR322质粒含有两个抗生素抗性基因和五个限制酶切点(如图1)。
将重组质粒导入大肠杆菌，并成功地在大肠杆菌中表达。
据图回答问题。
图1 图2(1）科学家从人体的(填“下丘脑”“垂体”或“甲状腺”）细胞中获取的mRNA，在酶的作用下可合成人的生长激素基因。
（2）将重组质粒导入大肠杆菌,用含抗生素的培养基进行培养（如图2)，通过观察大肠杆菌的生长、繁殖情况判断，限制酶a的切点有以下几种可能:①受体菌在培养基A和培养基B上都能生长、繁殖形成菌落，则限制酶a的切点是图1中的切点2。
高三生物一轮复习 基因工程导学案 新人教版
第一单元基因工程【重难点突破】一、如何理解基因工程的概念和原理1、操作环境是生物体外，典型过程是基因表达载体的构建。
2、基因工程的优点（1）克服了远缘杂交不亲和的障碍。
基因工程和植物体细胞杂交一样，突破了有性生殖的局限。
（2）定向改造了生物性状。
与诱变育种相比较克服了诱变育种的突变的不定向性。
3、原理是基因重组。
4、操作层次：是分子水平。
是获取某生物的DNA分子片段，把它与另一个DNA分子片段结合成一个DNA分子。
5、实质：A种生物的某个基因通过一定方式导入B种生物体内并能进行基因表达。
基因没有改变，蛋白质没有改变，只是转录和翻译吃场所发生改变。
6、目的基因和载体能够形成重组DNA分子的基础是（1）物质组成相同，都是四种脱氧核苷酸组成。
（2）空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。
（3）结构和功能单位相同，基因是控制生物性状的结构和功能单位。
性状都是蛋白质表现的。
（4）遵循的基因表达原则相同，基因表达包括了基因的复制，转录和翻译，都遵循中心法则。
（5）遗传密码相同，所有生物共用一套遗传密码。
【典题演示】1、（2011温州十校）采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。
但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。
以下有关叙述，正确的是（）A．如果人凝血因子基因的核苷酸序列已知，可用人工合成的方法获得该目的基因B．人体细胞中凝血因子基因进入羊受精卵细胞后，其传递和表达不再遵循中心法则C．在该转基因羊体内，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中D．人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA【答案】A【解析】掌握基因工程的原理是突破口。
当已知某种基因的核苷酸序列，可以进行人工合成；目的基因的表达仍然遵循中心法则；由于目的基因是导入受精卵，所有体细胞都含有目的基因，只有在乳腺细胞中表达，是因为目的基因连接了乳蛋白的基因的启动子；转录需要的酶是RNA聚合酶。
高考生物一轮复习专题10.1基因工程教学案(含解析)
10.1 基因工程1.基因工程的诞生(Ⅰ)。
2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。
3.基因工程的应用(Ⅱ)。
4.蛋白质工程(Ⅰ)。
一、基因工程的操作工具1．基因工程的概念(1)供体：提供目的基因。
(2)操作环境：体外。
(3)操作水平：分子水平。
(4)原理：基因重组。
(5)受体：表达目的基因。
(6)本质：性状在受体体内的表达。
(7)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。
2．DNA重组技术的基本工具(1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
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结果：产生黏性末端或平末端。
④下图中的图1和图2分别表示的是Eco RⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图。
Eco RⅠ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；说明限制酶具有专一性。
(2)DNA 连接酶①种类：按来源可分为E ·coli DNA 连接酶和T 4DNA 连接酶。
②作用：将双链DNA 片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
③DNA 连接酶和限制酶的关系(3)载体①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
②质粒的特点⎩⎪⎨⎪⎧能自我复制有一个至多个限制酶切割位点有特殊的标记基因二、基因工程的操作过程与应用及蛋白质工程 1．基因工程的操作过程与应用 (1)基因工程的操作步骤①获取目的基因 —⎩⎪⎨⎪⎧a.从基因文库中获取b.利用PCR 技术扩增c.通过化学方法人工合成②基因表达载体的构建 —组成⎩⎪⎨⎪⎧a.目的基因b.启动子c.终止子d.标记基因③将目的基因导入受体细胞 —方法⎩⎪⎨⎪⎧a.植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法b.动物：显微注射技术c.微生物：感受态细胞法④目的基因的检测与鉴定 ⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧a.利用DNA 分子杂交技术检测目的基因的有无b.利用分子杂交技术检测目的基因的 转录c.利用抗原—抗体杂交技术检测目的基因的翻译d.利用个体生物学水平的鉴定检测重 组性状的表达(2)实例分析——抗虫棉的培育 ①图示：②分析：从图中可以看出，目的基因是Bt 毒蛋白基因，使用的载体是Ti 质粒，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是农杆菌转化法，请写出两种检测目的基因是否表达的方法：抗原—抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。
高三生物一轮复习导学案：基因工程
）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
（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。
）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
启动子 B. tet R C.复制原点 D. amp R
能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?为什么? ；。
过程②必需的酶是酶，过程③必需的酶是酶。
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
在利用A、B获得C的过程中，必须用切割。
高三生物一轮复习精品学案3：第36讲 基因工程
第36讲基因工程『基础梳理』基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链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，因此具有专一性。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——载体（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
（3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。
3.PCR技术扩增目的基因（1）原理：DNA双链复制（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
高中生物专题复习1基因工程学案(无答案)新人教版选修3(2021年整理)
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专题复习一——基因工程一、知识点回扣1。
PCR技术与DNA复制的比较项目PCR技术DNA复制细胞核(叶绿体、线粒场所缓冲溶液中（生物体外）体）酶耐热的DNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶等能量来源热能ATP直接提供例1多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。
下列有关该技术与DNA 复制的叙述中，不正确的是( ）A．利用高温使DNA双链解开是PCR技术中的环节，在细胞内这一过程是由解旋酶完成的B．PCR技术与DNA复制过程均需要ATP提供能量C．普通生物细胞内的酶不能用于PCR技术中D．PCR技术可用于扩增目的基因【答案】B2.启动子与起始密码子、终止子与终止密码子比较例2下列有关基因表达载体的说法中,正确的是（）A．一个基因表达载体的组成，除目的基因外，还必须有起始密码子、终止密码子及标记基因B．标记基因的作用是为了鉴别目的基因是否成功表达C．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，并且能够遗传和表达D．基因表达载体中可以没有启动子【答案】C3.与遗传有关的各种酶的比较解旋酶使碱基间氢键断裂形成脱氧核苷酸单链DNA复制及转录b逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录、基因工程作用位点示意图例3在将目的基因通过载体导入大肠杆菌体内,并进行增殖的过程中，用到多种与遗传相关的酶。
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受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活且致病；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，也没有核糖体等细胞器，不能合成蛋白质。
答案(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达(2)转化 外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶
2.(2018·4月浙江选考节选)回答与基因工程和植物克隆有关的问题：
(1)将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体pBI121均用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切，在切口处形成。选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI121用DNA连接酶连接，在两个片段相邻处形成，获得重组质粒。
4.与DNA相关的五种酶的比较
名称
作用部位
作用结果
限制酶
磷酸二酯键
将DNA切成两个片段
DNA连接酶
磷酸二酯键
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA聚合酶
磷酯二酯键
将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
DNA(水解)酶
磷酸二酯键
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
解旋酶
碱基对之间的氢键
将双链DNA分子解旋为单链，形成两条长链
2.(人教版选修三P12“生物技术资料卡”)基因枪法是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。常用的金属颗粒有钨粉粒子和金粉粒子，这是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。
1.(2018·全国卷Ⅰ，38)回答下列问题：
(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了(答出两点即可)。
可以
部分基因可以说明基因的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。作量大，具有一定的盲目性
2.农杆菌转化法原理
植物受损伤时伤口处分泌物可吸引农杆菌→农杆菌中Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上(若将目的基因插入到Ti质粒的T－DNA上，则目的基因将被一起带入)。
解析(1)两位科学家将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中并进行了表达，因此，该研究可以证明：质粒可以作为载体，真核细胞的基因在原核细胞中也可以表达(不同生物共用一套密码子)、体外重组的质粒可以进入受体细胞等。(2)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化，将质粒导入大肠杆菌时，常用的转化方法是：首先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使其成为感受态细胞。噬菌体DNA没有侵染能力，体外重组的噬菌体DNA通常需与外壳蛋白组装成完整噬菌体才能完成侵染过程。噬菌体多寄生在细菌中，但不能寄生在心肌细胞和叶肉细胞中。(3)若要使蛋白质不被降解，则大肠杆菌体内不能存在蛋白酶，因此，实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞。同理，在蛋白质纯化过程中，也不能使蛋白质降解，因此，应添加蛋白酶抑制剂。
考点一 基因工程的基本工具及操作过程
1.基因工程的概念
2.基因工程的基本工具
(1)限制酶
(2)DNA连接酶
①作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。
②类型
常用类型
E·coliDNA连接酶
T4DNA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
2
课程内容
核心素养——提考能
1.简述基因工程的诞生
2.简述基因工程的原理及技术(含PCR技术)
3.举例说明基因工程的应用
4.简述蛋白质工程
5.实验：DNA的粗提取与鉴定。
生命观念
基因的结构决定其功能
科学思维
建立基因工程的操作流程模型
科学探究
蛋白质工程的应用，DNA的粗提取与鉴定
社会责任
基因工程在生产实践中的应用，防止基因污染，保护环境
1.(人教版选修三P4“寻根问底”)限制酶为何不切割自身DNA？
提示限制酶具有特异性，即一种限制酶一般只能识别一种特定的碱基序列，并在特定的位点上进行切割；限制酶不切割自身DNA的原因是核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
2.(人教版选修三P11“内文”)基因工程操作步骤中都涉及到碱基互补配对吗？
(2)已知用CaCl2处理细菌，会改变其某些生理状态。取CaCl2处理过的农杆菌与重组质粒在离心管内进行混合等操作，使重组质粒进入农杆菌，完成实验。在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，其目的是_____________________________________________________________________，
提示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。第一步用PCR或人工合成法合成DNA过程中存在碱基互补配对，第二步黏性末端连接时存在碱基互补配对，第四步DNA分子杂交及基因表达时存在碱基互补配对。
1.(人教版选修三P2“内文”)1944年，艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验，不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。艾弗里等人的工作可以说是基因工程的先导。
(3)载体
①
②其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
③载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
3.基因工程的基本操作程序1.基因组与cDNA的比较类型
cDNA基因组构建基因的过程大小
小
大
基因中启动子
无
有
基因中内含子
无
有
基因多少
某种生物的部分基因
某种生物的全部基因
物种间的基因交流
(2)体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的方法导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体DNA通常需与组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是。
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加的抑制剂。