（鲁京津琼）2020版高考生物总复习第34讲基因工程教案

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1、第34讲　基因工程课程内容核心素养——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T4

2、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①②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.基因组文库与cDNA文库的比较文库类型cDNA文库基因组文库构建基因文库的过程　　　　文库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可以部分基因可以说明基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简

3、便，缺点是工作量大，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)。3.受体细胞的选择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

4、糖体等细胞器，不能合成蛋白质。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的原因是原核生物中不存在

5、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？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

6、导。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)。(2)体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的　　　　方法导入大肠杆菌细

7、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。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

8、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