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专题五 生物的遗传、变异和进化
考点三 基因工程
[考点解读] 1、考点
基因工程简介
基因操作的工具
基因操作的基本步骤
基因工程的成果与发展前景
2、解读
基因工程属于生物科技前沿的内容，这一专题的教学，首先要考虑基础性。高中阶段的教学不是培养专家，而是要全面提高学生的科学素养，因此，着力点应瞄准对学生的发展起根本作用的知识、能力、思想情感上。忽视了这一点，而一味追求知识的深和透，就会本末倒置，影响学生的全面发展。对于基因工程，一定要掌握基因工程的过程，并能结合具体的情景加以运用，同时根加深对基因工具的理解
[构建知识网络]
[学习流程]
流程·自学指导·
通过阅读课本，总结归纳以下知识：
一、基因工程的基本内容
1. 概念：基因工程又叫做基因工程技术或DNA重组技术，就是按照人类的要求，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后导入另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
2. 基因操作的工具：基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工，即对DNA分子进行剪切和拼接其主要工具有：
（1） 基因剪刀：限制性内切酶，简称限制酶。这种酶主要存在于微生物中，由于每种限制酶能识别特定的核苷酸序列，因此，限制酶能在特定的切点上切割DNA分子。
（2） 基因针线：DNA连接酶，用它可以将两个DNA分子的互补的碱基连接起来，同时还要将两个DNA分子的“磷酸—脱氧核糖”连接起来。
（3） 基因运输工具：运载体，借助运载体将外源的目标基因送入受体细胞。作为运载体要符合以下三个条件：第一，能在宿主细胞中复制并稳定地保存；第二，具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；第三，具有标记基因，便于筛选，质粒、噬菌体及动植物病毒常被用作运载体。
3.　基因操作的步骤：
　　（1）提取目的基因
　
（2）目的基因与运载体结合
　　　　　用同一种限制酶去切割质粒和目的基因，加入DNA连接酶，形成重组DNA分子
　　（3）将目的基因导入受体细胞
　　　　　借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法来进行。
　　（4）目的基因的检测和表达
　　　　　　检测：根据受体细胞是否具有某些标记基因判断。
　　　　　　表达：受体细胞表现出特定的性状。
二、基因工程的成果与发展前景
　　　　1.基因工程与医药卫生
　　　　　　　　生产基因工程药品：如，将胰岛素基因导入大肠杆菌，来生产胰岛素。
基因诊断与治疗：　用带同位素或荧光标记的DNA做探针，利用DNA分子杂交原理检测被测标本的遗传信息，来检测病症。
　　　　2.基因工程与农牧业、食品工业
　　　　　　　农业：　　　获得高产、稳产、品质优良的农作物，如：向日葵豆
　　　　　　　　　　　　　培育抗逆性的作物品种，如：抗虫棉
　　　　　　　畜牧养殖业：改善动物的优良品种，如：超级绵羊
　　　　　　　食品工业：　开辟食物来源，如：用大肠杆菌或酵母来生产蛋白
　　　　3.基因工程与环境保护
　　　　　　　环境监测：用DNA探针检测饮用水中的病毒含量
　　　　　　　净化环境：用假单孢杆菌分解石油高4考1资3源5网
·平行训练·
1、下列为某一段多肽链和控制它合成的DNA双链的一段。“—甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸—”
密码子表：甲硫氨酸AUG ，脯氨酸CCA、CCC、CCU，苏氨酸ACU、ACC、ACA
甘氨酸GGU、GGA、GGG，缬氨酸GUU、GUC、GUA
根据上述材料，下列描述错误的是
A.这段DNA中的①链起了转录模板的作用
B.决定这段多肽链的遗传密码子依次AUG、CCC、ACC、GGG、GUA
C.这条多肽链中有4个“—CO—NH—”的结构
D.若这段DNA的②链右侧第二个碱基T被G替代，这段多肽中将会出现两个脯氨酸
2、下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是
A．在特定的切点上切割 B．活性受温度的影响
C．能识别和切割 RNA D．可从原核生物中提取
3、下列有关基因工程技术的叙述，正确的是
A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达
4、（09浙江卷）下列关于基因工程的叙述，错误的是
A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
5、（09上海理综卷）科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是
A．基因自由组合定律 B．半保留复制原则
C．基因分离定律 D．碱基互补配对原则
6、（09广东45）．钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获2008年诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。由此可知
A．该生物的基因型是杂合的
B．该生物与水母有很近的亲缘关系
C．绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达
D．改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光
7、下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是
A．染色体和质粒的化学本质都是DNA B．染色体和质粒都只存在于真核细胞中
C．染色体和质粒都与生物的遗传有关 D．染色体和质粒都可以作为基因工程的载体
8、(08理综Ⅰ14.)已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段高☆考资☆源网。现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是
A．3 B．4
C．9 D．12
9、下列粘性未端属于同一种限制性内切酶切割而成的是
A．①② B．②④ C．①③ D．②③
10、下图表示利用基因工程培育抗虫棉过程的示意图。请据图回答下列有关问题：
（1）科学家在进行图中［①］操作时，要用 分别切割运载体和目的基因，运载体的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过 而结合。
（2）基因工程的理论基础是 法则，可用公式（图解）表示为
（3）Ⅲ是导入目的基因的受体细胞，经培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株。经分析，该植株细胞中含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因自交产生F1代中，仍具有抗虫特性的植株占总数的 。将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后，后代往往有很多植株不再具有抗虫特性，原因是 。要想获得纯合子，常采用的方法是 。
（4）下列是几种搭配的密码子，据此推断图中合成的多肽，其前三个搭配的种类（按前后顺序排列） 。
［甲硫氨酸（AUG）、甘氨酸（GGA）、丝氨酸（UCU）、酪氨酸（UAC）、精氨酸（AGA）、丙氨酸（GCU）］
11、糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年上升的趋势。下图是利用基因工程技术生产胰岛素的操作过程示意图，请据图回答。
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（1）过程②必需的酶是 酶。
（2）能否利用人的皮肤细胞来完成①的过程？ ，为什么？
。
（3）若A中共有a个碱基对，其中腺嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行5次，至少需要提供鸟嘌呤
个。
（4）在利用AB获得C的过程中，必须用 切割A和B，再加入 ，才可以形成C。
（5）在进行基因工程操作过程中，胰岛素基因必需与运载体——质粒结合后才能进入大肠杆菌体内，并且在细菌内增殖。质粒的化学本质是一种 。
（6）不同生物间基因的移植成功，说明生物共用一套 。
12、人体细胞内含有抑制癌症发生的P53基因，生物技术可对此类基因的变化进行检测。
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（1）目的基因的获取方法通常包括________和________。
（2）上图表示从正常人和患者体内获取的P53基因的部分区域。与正常人相比，患者在该区域的碱基会发生改变，在上图中用方框圈出发生改编的碱基对，这种变异被称为________。
（3）已知限制酶E识别序列为CCGG,若用限制酶E分别完全切割正常人和患者的P53基因部分区域（见上图），那么正常人的会被切成________个片段，而患者的则被切割成长度为________对碱基和________对碱基的两种片段。
（4）如果某人的P53基因部分区域经限制酶E完全切割后，共出现170、220、290和460碱基对的四种片段，那么该人的基因型是________（以P+表示正常基因，P--表示异常基因）。
[我的收获—我快乐]________________________________________
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[我的不足—我改正] 你有做错的题吗？请你记录下来并更正到错题记录本！
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从供体细胞的DNA中分离，如鸟枪法。
方法　　　　　　　　 反转录法：
人工合成基因
　　　　　　 据已知的氨基酸序列合成：
反转录
合成
蛋白质
单链DNA
mRNA
基因
DNA序列
mRNA
氨基酸
序列
推测
推测
合成
—T—C—G— —C—A— —A—A—T—T—C—G— A—C—C—T—T—G—
—A—G—C—T—T—A—A —G—T—T—C—C—A —G—C— —A—C—
① ② ③ ④
线性DNA分子的酶切示意图
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