第2节　基因工程及其应用




一二一、基因工程的原理


一二[预习反馈]1.推断正误。(1)全部的限制酶都识别GAATTC序列。( × )(2)一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。 ( √ )(3)限制酶能识别和切割RNA。( × )(4)DNA连接酶可将黏性末端之间的碱基连接起来。( × )(5)基因工程中的运载体只有质粒。( × )2.若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两连接,可能有哪些产物?答案:目的基因—目的基因、目的基因—运载体、运载体—运载体。


一二3.切割目的基因和运载体应用相同的限制酶,请分析这样操作的目的是什么?答案:用同一种限制酶切割出相同的黏性末端,有利于目的基因与运载体结合。4.不同生物的DNA能够重组在一起的基础是什么?答案:不同生物的DNA都是由4种脱氧核苷酸组成的;都是规章的双螺旋结构;都遵循碱基互补配对原则。


一二5.下列关于基因工程的叙述,正确的是(　　)A.基因工程所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B.全部限制酶都只能识别同一种按规定排列的核苷酸序列C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是由于细菌繁殖快D.只要目的基因进入了受体细胞就能成功地表达解析:基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA连接酶。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。目的基因进入受体细胞不肯定能成功表达。答案:C


一二二、基因工程的应用及平安性


一二[预习反馈]1.基因工程育种的原理是什么?与杂交育种、诱变育种相比,基因工程育种的主要优点有哪些?答案:基因工程的原理是基因重组。基因工程育种的主要优点有育种周期短,能定向改造生物的遗传性状等。


一二2.中国农业科学院的科学家继成功培育出了抗棉铃虫的转基因抗虫棉后,又成功培育出了抗虫烟草、抗虫玉米、抗虫水稻等多种农作物,下列属于转基因抗虫作物的推广意义的是(　　)①使危害农作物的害虫灭亡　②农药用量削减　③环境污染降低　④农业生产成本降低A.①②③　B.②③④C.①②④D.①③④解析:抗虫基因产生对害虫有害的物质,使害虫食用后死亡,从而削减了农药的使用量,降低了农业生产成本,也降低了对环境的污染。答案:B


探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新基因工程的操作工具限制酶与DNA连接酶作用的部位分别是什么?运载体必须具备哪些条件?1.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,请写出下列DNA片段被切割后产生的黏性末端。答案:


探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新2.下图表示一段DNA序列,限制酶和DNA连接酶的作用部位是a还是b?答案:b。


探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新下图为DNA分子的某一片段,其中①②③分别表示某种酶的作用部位, 则相应的酶依次是(　　)A.DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶 B.限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶C.解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶D.限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶解析:使氢键断裂的是解旋酶,限制性核酸内切酶使相邻两个脱氧核苷酸的磷酸二酯键断裂;连接DNA片段间磷酸二酯键的是DNA连接酶。答案:C


探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新知识总结与DNA有关的四种酶的比较


探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新1.基因工程的基本工具(1)限制酶①作用与特性:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的位点切割DNA分子,也就是说限制酶具有专一性和特异性。②作用结果:一般产生黏性末端(碱基能互补配对)或平末端。(2)DNA连接酶①催化对象:两个具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。②催化位置:脱氧核糖与磷酸之间的缺口。③催化结果:形成重组DNA。


探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新(3)运载体①作用:作为运载工具将目的基因转移到宿主细胞中;使目的基因在宿主细胞内进行大量复制。②需要具备的条件:能够在宿主细胞中复制并稳定地保存;具备多个限制酶切点,以便与外源基因连接;具有某些标记基因,便于进行筛选。③常见的种类:质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒是一种相对分子质量较小、独立于拟核或细胞核之外的环状DNA分子(一般有100~200 kb,kb为千碱基对),存在于很多细菌和酵母菌等生物的细胞中。


探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新2.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较


问题导引典例剖析归纳提升探究点一探究点二活学活练温故知新1.下列关于DNA连接酶的叙述,正确的是(　　)A.催化有互补配对的黏性末端的DNA片段之间的连接B.催化不同黏性末端的DNA片段之间的连接C.催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成D.在基因工程的操作中,可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶解析:在DNA重组技术中,DNA连接酶催化两个具有互补配对的黏性末端的DNA片段连接,DNA连接酶和DNA聚合酶都能催化脱氧核糖与磷酸间的磷酸二酯键的形成,但两者作用的底物不同。答案:A


需的两种酶是(　　)①限制酶　②DNA连接酶　③解旋酶　④还原酶A.①②　　B.③④C.①④D.②③答案:A3.基因工程中常作为基因的运载体的一组结构是 (　　)A.质粒、
线粒体、噬菌体B.染色
体、叶绿体、线DC.质粒、噬菌体、动植物病毒粒体.细菌、噬菌体、动植物病毒答案:C
问题导引典例剖析归纳提升探究点一探究点二活学活练温故知新2.要使目的基因与相应的运载体重组,所


步骤基因工程的基本操作
步骤是怎样的?酵母菌的
维生素、蛋白质含量高,用可来生产食品和药品等。科
学家将大麦植LTP1基因细胞的入啤酒酵母菌中,获得的啤酒T母菌种可产生L酵P1蛋白,并
酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程
如下图,请回答下列问题。
探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新基因工程的操作


程是提取目的基因;②过是程目的基因与运载体结合;③过
程是将目的基因导入受体细胞。(2)本操作
过程中为了导L将P1基因T入啤酒酵母菌细胞内,所的运载体是用质粒。(3)要使运载体与LTP1基因连接,首先
应使用同一种限制酶对二者
进行切割。切割完L,用DNA连接酶将运载体与成后TP1基因连接。(4)有C进
入的啤酒酵母菌在分别含有青霉素、四环素的两种选择培
育基上的生长情况但在含青霉素的培育基上能存活,是在含四环素的培育基上不能存活。(5)除了看啤酒泡沫
的丰富程度外,还可以检测怎样LTP1基因在啤酒
酵母菌中的表L?检测转基因啤酒酵母菌能否产生达TP1蛋白。(6)该技术
定向转变了酵母菌的性状,这在可遗传变异中属于基因重组。
探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新(1)图中①过


流程如,下图请据图分析回。 (1)图中A答是　　;在基因工程中,需要在　　酶的作用下
才能完
成剪接过(。 程2)图中遵循碱基互补配对原则的
步骤有　。(用图中序号表示) (3)从
子分水因平,不同种生物分析的基之间拼接能够成功的主要
探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新基因工程基本操作
缘由是　　　　　,也说明白不同生物共用一套　　　　　　。 


密码
探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新解析:图中A与目的基因结合形成重组DNA分子,所以A应为运载体;基因工程中的“剪”需要限制酶,“接”需要DNA连接酶;图中的“拼接”和“扩增”过程需进行碱基互补配对,如果目的基因的猎取方法是人工合成法,也需进行碱基互补配对;不同种生物之间基因拼接成功的缘由也就是基因工程的理论基础,即生物界共用一套遗传密码和不同生物的DNA分子的结构基本相同。答案:(1)运载体　限制酶和DNA连接(2)②④(①②④)(3)不同生物的DNA分子基本结构是相同的　遗传


步骤图解
探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新基因工程操作


酯键,只是前者切开,后者连接。(2)从DNA上
切下某个基因,会,生2个切口产产生4个黏性末端。(3)猎取
目的基因、切割运载体需要用同种限制酶,目的是产生相同的黏性末端。(4)动物一般用
受精卵作为受作为细胞;植物体体细胞可以用受体细胞,也可以用
精卵受作为受过体细胞,再通植物组织培育方式培
育成新个体。
探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸二


只有法(1)基因工程的四个步骤中律方第三步将目的基因导入受体细胞不
涉及碱基互补配对。(2)目的基因
必须与运载体结合后才才导入受体能,细胞能稳定地
保存,并进行复制。(3)受体细胞
常用微快、生物的缘由:繁殖代谢快、目的产物多。
探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新规


培育抗虫棉过程的示意图〔已知甲硫氨
酸(AUG)、甘氨酸(GGA)、丝氨、酸UCU)(酪氨A(U酸C)、精氨
酸(AGA)、丙氨(GCU)酸〕,下列叙述不正确的是(　　)
探究点一探究点二问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新1.下图表示利用基因工程


含形成的基因的DNA片段B.目的重组DNA分子有标记基因,可特异性地表
达某一性状