1、第二十八课时 第2节 基因工程及其应用1基因工程的原理2基因工程的应用考点一 基因工程及其应用【回扣教材】1含义(1)操作对象：基因。(2)过程：提取某种基因_导入另一种生物的细胞。(3)目的：按照人们的意愿，定向改造生物的_。修饰遗传性状2原理_。3特点(1)可以在不同种生物间进行，即可以将一种生物控制优良性状的基因移植到另一种生物。(2)可以按照人们的意愿直接_地改造生物，培育出新品种。基因重组定向4基本工具(1)基因的“剪刀”：指_，具有_，即一种限制酶只能识别一种_，并在特定的位点上切割_。(2)基因的“针线”：指_，它能在脱氧核糖与磷酸之间形成一定的化学键，而互补的碱基之间是通过_连
2、接的。(3)基因的运载体：常用的运载体有质粒、_、_等。质粒主要存在于许多_和_等生物中，其作用是将外源基因送入受体细胞。限制性核酸内切酶专一性特定的核苷酸序列DNA分子DNA连接酶氢键噬菌体动植物病毒细菌酵母菌5基本步骤提取目的基因_将目的基因导入受体细胞_。6应用(1)作物育种：利用_的方法，获得高产、稳产和具有_的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉。(2)药物研制：利用基因工程，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如_、干扰素、_等。(3)环境保护：如利用转基因细菌_有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，_泄漏的石油，处理工业废水等。目的基因与运
3、载体结合目的基因的检测与鉴定基因工程优良品质胰岛素乙肝疫苗降解分解【知识拓展】基因工程操作的基本步骤【典例精析】【例 1】下列关于基因工程的叙述中，正确的是()基因工程是人工进行基因重组的技术，是在分子水平上对生物遗传人为干预 基因治疗是基因工程技术的应用 基因工程打破了物种与物种之间的界限 DNA 探针可用于病毒性肝炎的诊断、遗传性疾病的诊断、改造变异的基因、检测饮用水病毒含量A.B.C.D.【解析】DNA 探针可用于病毒性肝炎的诊断、遗传病的诊断、检测饮用水病毒的含量，但不能改造变异的基因。B【例 2】有关基因工程的成果及应用的说法不正确的是()用基因工程方法培育的抗虫植物和能抗病毒的植物
4、 基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培育体型巨大、品质优良的动物 任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，所以假单孢杆菌是“超级菌”基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物A.B.C.D.C【解析】考查基因工程的应用。用基因工程的方法可培育具有各种抗逆性的作物新品种。因为细菌的种类很多，在细菌细胞内可以找到植物所需要的各种抗性基因，如抗虫基因、抗病毒基因、抗干旱基因等。这些基因表达后可合成不同的蛋白质。在畜牧业上，基因工程不仅可用来培育体型巨大、品质优良的动物，更重要的是利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质。自
5、然界中的假单孢杆菌只能分解石油中的一种烃，利用基因工程的方法，把能分解三种烃类的基因转移到分解另一种烃类的假单孢杆菌内，就创造出了能同时分解四种烃类的新型细菌，这种细菌就是“超级细菌”。基因工程在农业方面的应用主要表现在获得高产、稳产，具有优良品质的农作物和具有各种抗逆性的农作物新品种。课时练习二十八一、选择题(每小题只有一个正确选项)1.以下说法正确的是()A.一种限制酶能识别多种特定的核苷酸序列B.运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接C.质粒是基因工程中唯一的运载体D.基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复B【解析】一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序
6、列，说明酶具有专一性，故 A 错误；载体必须具备条件之一是：具有一个或多个限制性核酸内切酶切点，以便与外源基因连接，故 B 正确；质粒是基因工程中常用的载体，除此之外还有动植物病毒、噬菌体等，故 C 错误；基因治疗是把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而不是对原有细胞的修复，故 D 错误。2.质粒是基因工程中最常用的运载体，有关质粒的说法正确的是()A.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B.细菌的基因只存在于质粒上C.质粒为小型环状 DNA 分子，存在于拟核(或细胞核)外的细胞质中D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一【解析】质粒存在于许多
7、细菌以及酵母菌等生物中，能够自主复制的很小的环状 DNA 分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的，故 A 项错误；细菌的基因除少部分在质粒上外，大部分在拟核中的 DNA 分子上，故 B 项错误。C3.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B.用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C.将重组 DNA 分子导入烟草原生质体D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞【解析】本题考查基因工程的工具和基本操作步骤，意在考查考生对基因工程技术过程的理解及应用于实际生产生活中的能力。限制性核酸内切酶切割的是DNA，而烟草花叶病毒
8、的遗传物质为 RNA。A4.下列关于 DNA 连接酶的作用叙述正确的是()A.将单个核苷酸加到某个 DNA 片段末端，形成磷酸二酯键B.将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键C.连接两条 DNA 链上碱基之间的氢键D.只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来，而不能连接任意两个 DNA 片段【解析】DNA 连接酶能够连接两个 DNA 片段之间的磷酸二酯键，将单个核苷酸逐个追加到某 DNA 片段末端的酶是 DNA 聚合酶，A 错误；DNA 连接酶连接的是 DNA 片段之间的磷酸二酯键，C 错误；DNA 连接酶只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来，而不能连接任
9、意两个 DNA 片段，B 错误，D 正确。D5.下列叙述属于基因工程的是()A.B 淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B 淋巴细胞中的抗体基因B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌，使其 DNA 发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA 整合到细菌 DNA 上【解析】本题考查基因工程的概念，意在考查考生的理解能力。基因工程又叫基因拼接技术或 DNA 重组技术，是一种人为的操作过程。A 属于细胞工程；B 符合基因工程的概念；C 属于诱变育种；D 是自然发生的，不是人为操作的，不属于基因工程。
10、B6.菊花的紫花和白花性状是由一对等位基因控制的，紫色(R)对白色(r)为显性。现已克隆得到控制紫色的基因 R，如果你打算利用上述材料开展研究，下表选项中，不合理的是()选项实验方案实验目的 用白花植株与紫花植株杂交判断基因型将控制开紫花的基因转入其他植物中改变受体植物花的颜色 将 R 基因转入大肠杆菌体内并大量表达紫色蛋白生产紫色蛋白用作染料 用紫花杂合子的嫩芽组织培养获得纯合子植株用于育种A.B.C.D.C【解析】通过测交实验可判断紫花植株的基因型。将控制开紫花的基因转入其他植物中，可以改变受体植物花的颜色。紫花基因(R)决定菊花为紫色，并非是因为 R 基因表达紫花蛋白，基因对性状的控制有
11、两种方式：一是控制结构蛋白的结构；二是控制酶的合成，花呈紫色是与液泡中的色素有关，因而紫花基因是通过控制与有关色素合成所需酶的合成来控制花色的。而植物的组织培养为无性繁殖，利用杂合子的嫩芽组织只能获得杂合子植株。7.下图为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A.B.C.D.C8.某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因(Bt)导入棉花，筛选出 Bt 基因成功整合到染色体上的抗虫植株(假定 Bt 基因都能正常表达)。某些抗虫植株体细胞含两个 Bt 基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型
12、(黑点表示 Bt 基因的整合位点)；让这些含两个 Bt 基因抗虫的植株自交，后代含抗虫基因的个体的比例由大到小顺序是()A.甲、丙、乙B.甲、乙、丙C.丙、乙、甲D.乙、甲、丙A9.下列关于基因工程安全性的说法中不正确的是()A.转基因作物可通过花粉扩散到它的近亲作物上，可能出现对农业不利的“超级植物”B.杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性C.转基因必须在人为控制下才能完成，自然条件下基因污染是不增殖和不被扩散的D.转基因食品转入的蛋白质是新蛋白时，这些异种蛋白有可能使人引起食物过敏C【解析】转基因作物可能通过花粉扩散到近亲作物上，可能出现“超级杂草”等对农业不利植物，
13、故 A正确；杂草、害虫从近亲获得抗性基因，威胁生态系统中其他生物的生存，破坏生态系统的稳定性，故 B 正确；转基因必须具有一定的水、肥等条件，以及配套的种植技术，自然条件下基因可通过花粉传播，故 C 错误；转基因植物合成新蛋白，可能使人引起食物过敏，故 D正确。二、非选择题10.基因工程基本操作流程如图所示，请据图分析回答：(1)图中 A 是；最常用的是；在基因工程中，需要在酶的作用下才能完成剪接拼接过程。运载体质粒限制性核酸内切酶和DNA连接(2)在上述基因工程的操作过程中，可以遵循碱基互补配对原则的步骤有。(用图解中序号表示)(3)不同种生物之间的基因移植成功，从分子水平分析，进行基因工程
14、的主要理论依据是，也说明了生物共用一套。(4)研究中发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，导致害虫无法消化食物而被杀死，人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，玉米这种变异的来源是。不同生物的DNA结构基本形式相同，都为双螺旋结构，碱基都是按相同的互补配对原则进行密码子基因重组(5)科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并用基因工程的方法将该基因导入金茶花叶片细胞的染色体 DNA 上，经培养长成的植株具备了抗病性，这说明。如果把该基因导入叶绿体 DNA 中，将来产生的配子中(选填“一定”或“不一定”)含有抗病基因。目的基因(抗枯萎病基因
15、)已表达不一定【解析】(1)图中 A 是运载体，最常用的是质粒。在基因工程中，需用限制性核酸内切酶切割含有目的基因的外源 DNA 分子和运载体，之后需用 DNA 连接酶连接目的基因和运载体形成重组 DNA 分子。(2)基因工程的操作过程中，基因表达载体的构建(包括)和目的基因的扩增和筛选()步骤需遵循碱基互补配对原则。(3)不同种生物之间的基因移植成功，从分子水平分析，是因为不同生物的 DNA 结构基本形式相同，都遵循相同的碱基配对原则，同时也说明不同生物之间共用一套密码子。(4)通过基因工程技术使玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，这属于基因重组。(5)植株具备了抗病性，这说明目的基因(抗枯萎病
16、的基因)已表达。如果把该基因导入叶绿体 DNA 中，因为细胞质在分裂末期时的随机分配，所以将来产生的配子中不一定含有抗病基因。11.我国科学家发现，弯曲的蚕丝由于弯折处容易断裂，其强度低于由蜘蛛纺绩器拖牵丝的直丝，并首次在世界上通过转基因方法将“绿色荧光蛋白基因”和“蜘蛛拖牵丝基因”拼接成功插入蚕丝基因组中，并在受体细胞中得到成功表达。(1)这项基因工程的操作中，目的基因是。(2)在基因工程中，若选出的目的基因共 1 000 个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸有 460 个，放入DNA 扩增仪中扩增 4 代，那么，在扩增仪中放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数至少应是个。蜘蛛拖牵丝基因8 100(3)
17、若 限 制 性 内 切 酶 A 的 识 别 序 列 和 切 点 是GGATCC，限制性内切酶 B 的识别序列和切点是GATC。则限制性内切酶 A 切割质粒形成的黏性末端是，若在 DNA 连接酶的作用下，上述两种限制性内切酶切割后形成的黏性末端是否能够连接？。【解析】题干中首先介绍弯曲的蚕丝由于弯折处容易断裂，其强度低于由蜘蛛纺绩器拖牵丝的直丝，然后才出现这种重组的基因，所以该基因工程的目的应是使蚕丝韧性增大而非得到能发出荧光的蚕丝，绿色荧光蛋白基因主要起筛选作用；题(2)中 AC1 000，得到这个目的基因中 C540，则复制 4 次后所需 C 为(241)5408 100。能够连接G G A T C CC C T A G G