1、第2节基因工程及其应用1概述基因工程的原理和应用。(重、难点)2了解转基因生物和转基因食品的安全性。基 因 工 程 的 基 本 操 作 工 具1基因工程的概念2基因工程的操作工具(1)“剪刀”和“针线”：项目名称作用“剪刀”限制酶识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子 “针线”DNA连接酶连接脱氧核糖和磷酸之间的缺口(2)运载体：作用：将外源基因送入受体细胞。探讨：EcoRI限制酶只能识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开，产生黏性末端，请写出切割后产生的黏性末端。提示：GAATTCCTTAAG探讨：不同的限制酶切割形成的黏性末端一定不能连接在一起吗？为什么？提示：
2、不一定。例如，限制酶1的识别序列和切点分别是GGATCC在G和G之间切开，限制酶2的识别序列和切点分别是GATC在G之前切开，两者形成的黏性末端是可以互补配对并连接在一起的。探讨：下图表示一段DNA序列，请确定限制酶和DNA连接酶的作用部位。提示：限制酶和DNA连接酶均作用于b部位。1工具酶的作用比较(1)限制酶与DNA连接酶的比较：作用应用限制酶使特定部位的磷酸二酯键断裂用于提取目的基因和切割载体DNA连接酶在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键用于重组DNA分子(重组质粒)构建(2)两者的关系可表示为：【特别提醒】(1)氢键的断裂和重新形成与限制酶和DNA连接酶无关，氢键的形成不需要酶的作用。
3、 (2)DNA连接酶无识别的特异性，能恢复两核苷酸间的磷酸二酯键，将两个DNA片段连接起来。2运载体具备的条件(1)能在宿主细胞内稳定保存并大量复制这是保证目的基因能在细胞分裂过程中复制并传递给子细胞的基础。(2)有多个限制酶切点这是运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。(3)有标记基因这是检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判断依据。1如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是()AX是能合成胰岛素的细菌细胞B质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点C外源基因与运载体的重组只需要DNA连接酶D该细菌的性状被定向改造【解析】根据图示，重组质粒导
4、入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。【答案】C2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() 【导学号：10090153】ABC D【解析】限制性核酸内切酶用于切割DNA片段；而与之作用相反的是DNA连接酶，用于连接DNA片段；DNA聚合酶用于DNA的复制过程，它需要模板；解旋酶会使DNA双链解旋而分开，它作
5、用于碱基对之间的氢键。【答案】C基 因 工 程 的 操 作 与 应 用1基本操作步骤2应用及安全性(1)应用：应用内容作物育种目的培育出具有各种抗逆性的作物新品种实例抗虫的转基因抗虫棉意义减少了农药用量，而且还减少了农药对环境的污染药物研制实例生产人的胰岛素过程胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并在大肠杆菌内获得成功的表达环境保护实例利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等(2)安全性：探讨：若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能有哪些产物？提示：目的基因目的基因、目的基因运载体、运载体运载体。探讨：将目的基因与运载体结合时为什么用
6、同一种限制酶对两者进行切割？两者结合的原理是什么？提示：用同一种限制酶切割形成的是同一种黏性末端。可以通过碱基互补配对的形式结合到一起，并用DNA连接酶将其“缝合”。探讨：转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？提示：不一定。因为性状分离或变异的原因，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。探讨：基因工程中，为什么目的基因在不同物种中拼接后均能成功表达？提示：不同的生物体共用一套遗传密码。1基因工程的步骤2基因工程成功的基础1由于乙肝病毒感染的宿主范围很窄，仅限于人和灵长类动物，因此无法用细胞培养的方法生产疫苗，但可用基因工程的方法进行生产，现已知乙肝病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基
7、酸序列，生产示意图如下。下列相关说法不正确的是 ()乙肝病毒有关基因细菌大量生产疫苗A生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的B在过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶C用于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因D这种转基因的细菌一定是安全的，不用担心其扩散到自然界【解析】上述过程应用了基因工程技术，能定向改造生物的遗传性状；在操作时要应用限制酶来获得目的基因，并用DNA连接酶使之与运载体结合；该过程的目的基因为表面抗原蛋白基因和编码核心蛋白的基因；转基因生物的安全性还存在争议，无法判断其安全性，应避免其扩散进入自然界。【答案】D2下图是应用基因工程技术获得转基因动物和
8、植物的过程，相关叙述不正确的是 () 【导学号：10090154】A通过过程形成重组质粒只需要两种工具B是重组质粒导入受体细胞的过程C通过过程产生的转基因牛的细胞中都含有人的生长激素基因D通过过程培育的抗虫棉需要检测抗虫效果【解析】是目的基因与运载体结合的过程，既需要限制酶和DNA连接酶，也需要载体质粒。【答案】A1下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是()利用杂交技术培育出超级水稻通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒通过体细胞克隆技术培养出克隆牛将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉将健康人的正常基因植入病人体内治疗基因病用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄ABC D【解析】通
9、过返回式卫星搭载种子培育出太空椒属于太空育种，其原理为基因突变；通过体细胞克隆技术培养出克隆牛属于无性生殖，应用的原理是细胞核的全能性；用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄应用的是生长素的生理作用。【答案】C2据图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是()A限制酶可以切断a处BDNA连接酶可以连接a处C解旋酶可以使b处解开DDNA连接酶可以连接b处【解析】限制酶和DNA连接酶作用的部位是磷酸二酯键即a处，解旋酶作用的部位是氢键即b处。【答案】D3某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结
10、合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是() 【导学号：10090155】A获取基因a的限制酶其作用部位是图中的B连接基因a与运载体的DNA连接酶其作用部位是图中的C基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞D通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状【解析】限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。【答案】B4用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是()A常用相同的限制性内切酶处理目的
11、基因和质粒BDNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达【解析】质粒是小型环状的DNA分子，它的重组不需要RNA聚合酶，而是需要限制酶和DNA连接酶。【答案】B5关于基因工程的叙述，正确的是()A限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位相同，都是氢键B作为运载体的质粒，其核DNA分子上应有对重组DNA分子进行鉴定和选择的标记基因C通过基因工程制备转基因植物，可以选叶肉细胞作为基因工程的受体细胞D人体胰岛素基因通过基因工程技术转入大肠杆菌以后，传递和表达不再遵循中心法则【解析】限制性内切酶和DNA连
12、接酶的作用部位都是磷酸二酯键，A错误。基因工程中常用的载体是质粒，质粒存在于细菌和真菌细胞中，是一种独立于核DNA之外而自主复制的环状DNA分子，所以质粒不属于核基因，B错误。植物体细胞具有全能性，所以可以选择叶肉细胞作为基因工程的受体细胞，C正确。人的胰岛素基因在大肠杆菌体内表达时，遗传信息的传递和表达仍遵循中心法则，D错误。【答案】C课堂小结：网络构建核心回扣1.基因工程的优点是可定向改造生物的遗传性状。2限制性核酸内切酶具有特异性，能识别特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。3DNA连接酶的作用是将两个DNA片段连接起来。4质粒是最常用的运载体，是小型环状DNA分子；除此之外，噬菌体、动植物病毒也可充当运载体。5基因工程的四个步骤是：提取目的基因、目的基因与运载体结合、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
