1、素能提升课 基因工程与其他模块知识的综合 第3章 基因工程 提升点一 基因工程与必修模块知识的交汇点 NO.1素能建构交汇点 1 高中生物学中所学习的载体(1)物质跨膜运输的载体：细胞膜上的一种蛋白质。(2)血液中 O2 运输的载体：红细胞中的血红蛋白。(3)基因工程中目的基因的载体：种类有质粒、噬菌体和动植物病毒等。(4)细胞中遗传信息的载体：细胞生物遗传信息的载体是 DNA。(5)细胞核向细胞质传递信息的载体是 mRNA。(6)细胞间信息传递的载体：细胞释放的信号分子，如：激素、神经递质等。交汇点 2 基因表达载体中的启动子、终止子，联系必修课程模块 2 中“基因的表达”和“mRNA 中的
2、起始密码子、终止密码子”交汇考查(1)基因表达的过程包括转录和翻译。(2)启动子、终止子是质粒上的具有特殊结构的 DNA 片段。(3)起始密码子、终止密码子是 mRNA 上的三个相邻碱基。交汇点 3 基因工程工具酶限制性内切核酸酶，联系必修课程模块 1 中“有关酶的本质和特性”交汇考查限制性内切核酸酶相关知识：(1)本质：蛋白质。(2)特性：具有特异性。一种限制酶只能识别双链 DNA 分子中特定的核苷酸序列。切割双链 DNA 分子每条链中特定序列中的特定位点，使该位点的磷酸二酯键断开。(3)作用：断开连接两个核苷酸的磷酸二酯键。交汇点 4 基因工程中目的基因、基因表达载体的化学组成及结构，联系
3、必修课程模块 2 中“DNA 分子的组成、结构”交汇考查(1)DNA 分子的基本组成单位：脱氧核糖核苷酸。(2)DNA 分子结构：DNA 是由脱氧核苷酸连接而成的长链，相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接；在绝大多数生物的细胞中，DNA由两条脱氧核苷酸链构成，两条链通过碱基对之间的氢键相连；少数生物细胞中存在环状双链 DNA 分子。对应练习1在一个典型的基因内部，启动子(TSS)、终止子(TTS)、起始密码子编码序列(ATG)、终止密码子编码序列(TGA)的排列顺序是()AATGTGATSSTTSBTSSATGTGA 一 TTSCATGTSSTTSTGADTSSTTSATGTGAB 在基因内部，不
4、同位点的排列顺序为：转录起始位点起始密码子编码序列终止密码子编码序列转录终止位点。2纤维素分子不能进入酵母细胞。为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精，构建了含3种不同基因片段的重组质粒。下图是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。据图回答：(1)纤维素酶基因的表达包括_和_过程。与菌株相比，在菌株、中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有_。(2)在以纤维素为唯一碳源的培养基上分别培养菌株、，菌株_不能存活，原因是_。(3)酵母菌生成酒精的细胞部位是_，产生酒精时细胞的呼吸方式是_。在利用纤维素生产酒精时，菌株更具优势，因为导入的重组质粒含有_，使分泌的纤维素酶固定于细胞壁
5、，减少因培养液更新而造成的酶的流失，提高酶的利用率。解析(1)基因表达的过程包括转录和翻译。菌株能合成纤维素酶，但不能分泌到细胞外，菌株、能够合成和分泌纤维素酶。与菌株相比，在菌株、中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有内质网和高尔基体。(2)菌株导入的表达载体中不含信号肽编码序列，因此合成的纤维素酶不能分泌到细胞外，不能利用纤维素，又无其他碳源，因此不能存活。(3)菌株因导入的载体中有 A 基因片段，使其分泌的纤维素酶吸附在细胞壁上，减少了因培养液更新而造成的酶的流失，酶的利用率提高。答案(1)转录 翻译 内质网、高尔基体(2)缺少信号肽编码序列，合成的纤维素酶不能分泌到细胞外，细胞无可利用的
6、碳源(3)细胞质基质 无氧呼吸 A 基因片段3为提高水稻的抗旱能力，科研人员将拟南芥 GolS2 基因导入水稻体内后，设法使该基因过量表达，产生较多的糖类化合物，从而达到预期目的。回答下列问题：(1)从分子水平上看，基因工程得以实现的遗传学物质基础是_、_。(2)GolS2 基因在水稻体内过量表达即可提高抗旱能力，说明基因通过_，进而控制生物性状，细胞内糖类化合物含量增多可以提高抗旱能力的原因是_。(3)需将 GolS2 基因拼接在运载体上才能成功转化，转化指的是_。GolS2 基因在水稻体内能过量表达，是科学家对基因表达载体上的_进行修饰的结果。(4)对导入了基因表达载体的细胞进行组织培养，
7、需为其提供适宜的温度和 pH 外，还需满足的条件有_(至少答出三点)。解析(1)基因工程得以实现的遗传学物质基础体现在两方面：一是 DNA 的基本结构相同，可以使不同生物的 DNA 分子拼接在一起，构建基因表达载体；另一方面是基因表达的机制相同，所有生物共用一套密码子。(2)GolS2 基因与糖类合成有关，而糖的合成需要酶的催化，因此GolS2 基因通过控制酶的合成来控制糖代谢过程，进而控制生物性状。从题意来看，细胞内 GolS2 基因的过量表达，使得细胞内糖类增多，增加了细胞液的浓度，进而使细胞吸水或保水能力增加。(3)转化是指目的基因进入受体细胞，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。表达
8、的第一个环节是转录，因此，修饰的应该是启动子(调控基因转录的核苷酸序列)。(4)植物组织培养过程除需要适宜的温度和 pH，还需植物激素的调控、适宜的营养以及无菌条件等。答案(1)不同生物 DNA 分子的基本结构相同(或“不同生物DNA 分子都是双螺旋结构”)所有生物共用一套密码子(需从核酸的角度回答，可以说转录和翻译的机制相同，合理即可)(2)控制酶的合成来控制代谢过程 细胞内糖类增多，增加了细胞液的浓度，进而使细胞吸水或保水能力增加(3)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 启动子(4)一定的激素条件、适宜的营养、无菌环境提升点二 基因工程与选择性必修模块知识的交汇点
9、 NO.2素能建构交汇点 1 基因工程的应用广泛，特别是在医药卫生领域的应用，很多抗体、疫苗、激素等都可通过基因工程生产，因此基因工程与选择性必修模块 1 中的激素调节、免疫调节可进行交汇考查交汇点 2 基因工程的应用还可能与本模块中“体细胞核移植”“胚胎工程”等知识交汇考查对应练习1在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段 C 后，产生 A、B 两条肽链，再经酶丙作用生成由 51 个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题：(1)人体内合
10、成前胰岛素原的细胞是_，合成胰高血糖素的细胞是_。(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的_序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体。再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成_的基因工程菌。(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从_中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。解析(1)由题意可知，前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素，人体合成胰岛素的细胞是胰岛 B 细胞，所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛 B 细胞；合成胰高血糖素的细胞是胰岛 A 细胞。(2)根据胰岛
11、素原的氨基酸序列，可设计并合成编码胰岛素原的DNA 序列(即目的基因)；用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成人胰岛素原的基因工程菌。(3)根据题意，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，所以用该工程菌进行工业发酵时，应从菌体中分离、纯化胰岛素原，经酶处理便可转变为胰岛素。答案(1)胰岛 B 细胞 胰岛 A 细胞(2)DNA 胰岛素原(3)菌体2(2020全国卷)W 是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得 W，基本过程如图所示。回答下列问题：(1)步骤中需要使用的
12、工具酶有_。步骤和所代表的操作分别是_和_。步骤称为_。(2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产 W 的优势在于不受转基因动物的_(答出 2 点即可)的限制。(3)一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体 DNA所含的遗传信息_(填“相同”或“不同”)，原因是_。(4)从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有_(答出 2 点即可)。解析(1)步骤是基因表达载体的构建过程，该过程需要使用的工具酶有限制性核酸内切酶(限制酶)和 DNA 连接酶，用限制酶分别切割载体和目的基因，用 DNA 连接酶将目的基因和载体连接起来。步骤和所代
13、表的操作分别是显微注射和体外培养。步骤是将早期胚胎植入到代孕母体内，称为胚胎移植。(2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产 W 的优势在于不受转基因动物的性别和年龄的限制。(3)乳腺上皮细胞和膀胱上皮细胞都是体细胞。一般来说，在同一动物个体中，其体细胞都是由同一个受精卵分裂、分化而来的，细胞在分裂、分化过程中，其细胞核中染色体 DNA 所含的遗传信息一般是不变的，因此两种上皮细胞的染色体 DNA 所含的遗传信息相同。(4)据题述流程可知，胚胎工程中所用到的主要技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。答案(1)限制性核酸内切酶、DNA 连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植(2)性别、年龄(3)相同 两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵(4)体外受精、胚胎移植谢谢观看 THANK YOU!
