2022屆高考生物一輪復習第十單元生物技術與工程第38講基因工程核心考點考點一基因工程的工具01考點二基因工程的基本操作程序及應用(含PCR技術)02考點三蛋白質工程03-3-1.基因工程的概念理解(1)供體:提供目的基因。(2)操作環境:

。

(3)操作水平:

水平。

(4)原理:基因重組。(5)受體:表達目的基因的生物。(6)本質:性狀在

體內表達。

(7)優點:克服

的障礙,定向改造生物的遺傳性狀。

無菌

DNA分子受體生物遠緣雜交不親和考點一基因工程的工具01-4-2.限制性核酸內切酶(簡稱:限制酶)(1)來源:主要是從

生物中分離純化出來的。

(2)作用:識別雙鏈DNA分子的某種特定

,并使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

(3)結果:產生

或平末端。

原核核苷酸序列黏性末端-5-3.DNA連接酶(1)功能:縫合被限制酶切開的兩個核苷酸之間的

。

(2)類型磷酸二酯鍵大腸桿菌黏性末端黏性末端和平末端磷酸二酯鍵-6-4.載體

(2)其他載體:λ噬菌體衍生物、

等。

(3)載體的作用:攜帶外源DNA片段進入受體細胞。雙鏈環狀DNA分子限制酶切割位點標記基因動植物病毒-7-1、選擇限制酶的技巧

(1)根據目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類①應選擇切點位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇PstⅠ。②不能選擇切點位于目的基因內部的限制酶,如圖甲不能選擇SmaⅠ。③為避免目的基因和質粒的自身環化和隨意連接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和質粒,如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶的切點)。歸納總結-8-(2)根據質粒的特點確定限制酶的種類①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致,以確保具有相同的黏性末端。②質粒作為載體必須具備標記基因等,所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結構,如圖乙中限制酶SmaⅠ會破壞標記基因。-9-2、載體上標記基因的作用載體上的標記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉入的受體細胞沒有抵抗相關抗生素的能力。當含有抗生素抗性基因的載體進入受體細胞后,抗性基因在受體細胞內表達,使受體細胞能夠抵抗相應抗生素,所以在受體細胞的培養基中加入該種抗生素就可以只保留轉入載體的受體細胞,原理如下圖所示:1.基因工程的基本操作程序基因文庫

PCR啟動子標記基因農桿菌轉化法顯微注射DNA分子雜交抗原—抗體雜交考點二基因工程的基本操作程序及應用(含PCR技術)02-11-(3)結果:上述三步反應完成后,一個DNA分子就變成了

個DNA分子,隨著重復次數的增多,DNA分子以2n的形式增加。PCR的反應過程都是在

中完成的。

兩PCR擴增儀-12-1.關于引物的幾點注意(1)引物是一小段單鏈DNA或RNA,作為DNA復制的起始點,只能結合在母鏈的3'端。(2)在細胞外的條件下,只有通過引物,DNA才可以開始進行復制。(3)引物決定PCR擴增產物的特異性和長度。【歸納總結】-13-2.生物體內DNA復制與PCR反應的區別

-14-3.啟動子≠起始密碼子,終止子≠終止密碼子(1)啟動子:一段有特殊結構的DNA片段,位于基因的首端。它是RNA聚合酶識別、結合的部位。(2)終止子:一段有特殊結構的DNA短片段,位于基因的尾端。作用是使轉錄過程停止。(3)起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上,分別控制翻譯過程的啟動和終止。-15-4.將目的基因導入受體細胞

-16-5、基因工程操作的三點注意(1)目的基因的插入位點不是隨意的,基因表達需要啟動子與終止子的調控,所以目的基因應插入啟動子與終止子之間的部位。(2)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因導入受體細胞)沒有堿基互補配對現象。(3)農桿菌轉化法原理:農桿菌易感染植物細胞,并將其Ti質粒上的T-DNA轉移并整合到受體細胞染色體DNA上。-17-1.動物基因工程與植物基因工程(1)動物基因工程:用于提高動物

從而提高產品產量;用于改善畜產品品質;用轉基因動物生產藥物;用轉基因動物作器官移植的

等。

(2)植物基因工程:培育抗蟲轉基因植物、抗病轉基因植物和抗逆轉基因植物;利用轉基因改良植物的

。

2.基因診斷與基因治療(1)基因診斷:又稱為DNA診斷,是采用

的方法來判斷患者是否出現了基因異常或攜帶病原體。

生長速率

供體品質基因檢測2、基因工程的應用-18-(2)基因治療①概念:把

導入病人體內,使該基因的表達產物發揮功能,從而達到治療疾病的目的。

②成果:將腺苷酸脫氨酶基因轉入取自患者的淋巴細胞中,使淋巴細胞能產生腺苷酸脫氨酶,然后,再將這種淋巴細胞轉入患者體內,從而治療復合型免疫缺陷癥。③類型:正常基因基因轉移組織細胞-19-3.PCR技術(1)PCR原理:

,即:

(2)PCR反應過程

DNA復制冷卻變性90~95℃55~60℃堿基互補配對延伸TaqDNA聚合酶-20-(1)概念結構規律生物功能基因修飾基因合成蛋白質考點三蛋白質工程03-21-(2)基本流程

寫出流程圖中字母代表的含義:A.

,B.

,C.

,D.

,E.

。

(3)結果:改造了現有蛋白質或制造出

。

(4)應用:主要集中應用于對

進行改造,改良生物性狀。

轉錄翻譯分子設計多肽鏈預期功能新的蛋白質現有蛋白質-22-1、有關基因工程應用的4個易錯點(1)動物基因工程主要是為了改善畜產品的品質,而不是為了產生體型巨大的個體。(2)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并無毒性,進入昆蟲消化道被分解成多肽后產生毒性。(3)青霉素是青霉菌產生的,不是通過基因工程產生的。(4)并非所有個體都可作為乳腺生物反應器。操作成功的應該是雌性個體。個體本身的繁殖速度、泌乳量、蛋白含量等都是應該考慮的因素。【歸納總結】-23-2、蛋白質工程與基因工程的比較(1)區別-24-(2)聯系①蛋白質工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程。②基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質工程進行修飾、改造。1.下列關于基因工程的敘述中，錯誤的是()A.首先要獲取目的基因，然后要讓目的基因與運載體結合B.一般用同一種限制性內切酶切割質粒和獲取目的基因C.目的基因導入受體細胞后可以隨著受體細胞的繁殖而復制D.一次基因工程操作中，能夠攝入重組DNA分子的受體細胞很多2.從某高等動物漿細胞（L）中提取全部的mRNA，并以此為模板合成相應的DNA單鏈（L-cDNA），提取來自同一個體的胰島B細胞（P）的全部mRNA（P-mRNA）。下列敘述正確的是()A.P-mRNA與L-cDNA進行分子雜交，均能發生堿基互補配對B.限制酶能特異性識別RNA分子的某種特定核苷酸序列，破壞磷酸二酯鍵C.能與L-cDNA互補的P-mRNA中含有編碼呼吸酶的mRNAD.漿細胞不能分泌胰島素是因為缺乏編碼胰島素的相關基因DC3.下圖是某轉基因抗蟲水稻培育流程圖，下列有關分析錯誤的是()

A.④過程依據細胞的全能性原理B.毒蛋白基因的獲得需要RNA聚合酶C.①過程所依據的理論基礎之一是DNA分子結構的相似性D.該基因工程成功的標志是毒蛋白基因在宿主細胞中穩定維持和表達其遺傳特性4.以下列關于基因工程的應用及蛋白質工程的敘述，正確的是()A.將某蛋白基因導入牛的乳腺細胞后形成乳腺生物反應器B.由工程菌大腸桿菌獲得人類干擾素的成分后可直接應用C.基因治療是一種利用基因工程產品治療人類疾病的方法D.蛋白質工程可以改造現有的蛋白質或制造出新的蛋白質BD14.新冠病毒是一種RNA病毒，其主要通過其表面刺突蛋白（S蛋白）與人體細胞上的“血管緊張素轉化酶2（ACE2）”受體結合實現感染。各類新冠病毒疫苗的研發都是基于這個主要的理論基礎，即以S蛋白基因為靶點，通過表達S蛋白，誘導人體產生免疫能力，從而實現預防感染的目的。以下是兩條疫苗研究技術路線：A.疫苗研究技術路線1：體外表達疫苗——重組疫苗。提取新冠病毒RNA，獲取S蛋白基因，構建S蛋白基因表達載體，導入釀酒酵母，合成并分泌S蛋白質（疫苗），注射人體，產生免疫。B.疫苗研究技術路線2：體內表達疫苗——病毒載體疫苗。提取新冠病毒RNA，獲取S蛋白基因，將S蛋白基因轉入復制缺陷型腺病毒的基因組內，獲得疫苗。接種該疫苗后，腺病毒載體會進入人體細胞，由于基因缺陷，腺病毒本身無法復制，但其內的S蛋白基因會啟動產生S蛋白，這種S蛋白會從細胞內轉移到細胞外，誘導人體產生免疫。據上述材料結合所學知識，回答下列問題：（1）兩條技術路線中，獲取S蛋白基因的方法是：提取病毒RNA，通過過程合成S蛋白基因，再用PCR技術擴增S蛋白基因。設計擴增S蛋白基因所需的引物時，不可以將一端引物設計為含GAATTC序列，理由是：。（2）技術路線1中，常使用兩種酶切割載體。這里的酶是；與單酶切相比，優點是：。體外表達技術在疫苗領域已經非常成熟，但由于S蛋白中含有受體酵母菌自身分泌的內源蛋白，所以比較復雜；（3）技術路線2中，相當于把人體細胞當作了疫苗工廠，大大簡化了疫苗生產過程。無法自我復制的腺病毒也會被人體免疫機制清理掉，提高了疫苗的。但