高三生物基因工程教學(xué)案蘇教

1、基因工程、蛋白質(zhì)工程及其應(yīng)用一、專題網(wǎng)絡(luò)“分子運(yùn)輸車” 運(yùn)載體 “分子縫合針” DNA連接酶 “分子手術(shù)刀”限制性內(nèi)切酶 目的基因的獲取崛起 基本工具基本操作程序蛋白質(zhì)工程 基因表達(dá)載體構(gòu)建 基因工程基本原理 目的基因?qū)雽嵸|(zhì) 應(yīng)用目的基因檢測和鑒定 進(jìn)展和前景 基因治療基因工程藥物動物基因工程植物基因工程二、考點(diǎn)與例題解析考點(diǎn)一 基因工程的基本操作工具例1下表為常用的限制酶及其識別序列和切割位點(diǎn)。根據(jù)表推斷下列敘述，正確的是 限制酶名稱識別序列和切割位點(diǎn)限制酶名稱識別序列和切割位點(diǎn)BamHIGGATCCKpnIGGTACCEcoRICAATTCSau3AIGATCHindGTYRACSmaI

2、CCCGGG(注：Y=C或T,R=A或G)A. 限制酶切割后不一定形成粘性末端B. 限制酶的切割位點(diǎn)一定在識別序列的內(nèi)部C. 不同限制酶切割后形成的粘性末端不同D. 一種限制酶只能識別一種核苷酸序列考點(diǎn)二、基因工程的基本操作程序例2. 在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作錯誤的是A.用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草茶葉病毒的核酸B.用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體C.將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D.用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞例3.聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR技術(shù))是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個周期，循環(huán)

3、進(jìn)行，使目的DNA片段得以迅速擴(kuò)增，其簡要過程如下圖所示。下列關(guān)于PCR技術(shù)敘述不正確的是APCR技術(shù)是在實驗室中以少量DNA制備大量DNA的技術(shù)B反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板C. PCR技術(shù)中以核糖核苷酸為原料，以指數(shù)方式擴(kuò)增D應(yīng)用PCR技術(shù)與探針雜交技術(shù)可以檢測基因突變 考點(diǎn)三、基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較例4關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說法正確的是A都是分子水平上的操作 B基因工程就是改造基因的分子結(jié)構(gòu)C蛋白質(zhì)工程就是改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)D基因工程能產(chǎn)生自然界根本不存在的基因，蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界根本不存在的蛋白質(zhì)例5.胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，

4、會堆積在皮下，要經(jīng)過較長的時間才能進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：（1）構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是 。（2）通過DNA合成形成的新基因應(yīng)與 結(jié)合后轉(zhuǎn)移到 中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。（3）若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有 、 和發(fā)酵工程。（4）圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？ （5）下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，錯誤的是A.蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要B.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接

5、進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)C.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不曾存在的新型蛋白質(zhì)分子D.蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又稱為第二代基因工程考點(diǎn)四、基因工程的應(yīng)用（如基因工程育種）基因工程是新型育種方法之一，與傳統(tǒng)雜交育種與誘變育種相比優(yōu)點(diǎn)有：1?？朔h(yuǎn)緣雜交不親和障礙（最明顯） 2.育種周期短 3.能定向改造生物性狀例6：（多選）菊花紫花和白花性狀是由一對等位基因控制的，紫色（R）對白色（r）顯性?，F(xiàn)已克隆到控制紫色基因R，打算利用上述材料開展研究，那么下表選項中，合理的是（ ）選項實驗方案實驗?zāi)康腁用白花植株與紫花植株雜交判斷基因型B將控制開紫花的基因轉(zhuǎn)入其他植物中改變受體植物花的顏色C將R基因

6、轉(zhuǎn)入大腸桿菌并大量表達(dá)紫色蛋白生產(chǎn)紫色蛋白用作染料D用紫花雜合子的嫩芽組織培養(yǎng)獲得純合子植株用于育種例7：下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述正確的有A轉(zhuǎn)基因工程菌、轉(zhuǎn)基因動物、轉(zhuǎn)基因植物、蛋白質(zhì)工程都可以用來生產(chǎn)藥物B應(yīng)用基因工程技術(shù)可生產(chǎn)出多種疫苗、培育出一些優(yōu)良的農(nóng)作物C用標(biāo)記的DNA分子做探針可完成基因的改造D基因工程可以用于被污染環(huán)境的凈化例8：人類疾病的轉(zhuǎn)基因動物模型常用于致病機(jī)理的探討及治療藥物的篩選。利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉(zhuǎn)基因模型大鼠的流程如圖所示。（1）卵母細(xì)胞除從活體輸卵管中采集外，還可以從處死的雌鼠_中獲取。（2）圖中的高血壓相關(guān)基因作為_，質(zhì)粒作為_,二者需用_切割后連接

7、成重組載體，該過程與質(zhì)粒上含有_有關(guān)。 （3）子代大鼠如果_和_，即可分別在水平上說明高血壓相關(guān)基因已成功表達(dá)，然后可用其建立高血壓轉(zhuǎn)基因動物模型。（4）在上述轉(zhuǎn)基因大鼠的培育過程中，所用到的主要胚胎工程技術(shù)是_、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。例9、人們應(yīng)用生物工程技術(shù)可以獲得所需要的生物新品種或新產(chǎn)品。請據(jù)圖回答下列問題：（1）獲得抗蟲基因的常用方法是 ，然后利用 進(jìn)行大量擴(kuò)增；而獲取人胰島素基因還可通過 法進(jìn)行人工合成。（2）利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素技術(shù)中圖所示過程一般要先用Ca2+ （氯化鈣）處理受體細(xì)胞，然后進(jìn)行細(xì)胞轉(zhuǎn)化。人們發(fā)現(xiàn)利用大腸桿菌生產(chǎn)的胰島素活性往往較低，可能的原因是 。（3）利

8、用基因工程生產(chǎn)單克隆抗體時，一般采用 技術(shù)將無限增殖基因?qū)?細(xì)胞中，然后進(jìn)行 和 篩選出分泌所需抗體的特定細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，進(jìn)而提取單克隆抗體。（4）單克隆抗體還可以通過培養(yǎng)由 融合而成的雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行大量制備。例10.2009年10月，我國自主研發(fā)的轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻“華恢1號”獲得農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的安全證書。下圖表示該抗蟲水稻主要培育流程，據(jù)圖回答：（1）過程應(yīng)用的主要生物技術(shù)是 。（2）殺蟲基因（crylA）是人們根據(jù)幾種Bt毒蛋白的分子結(jié)構(gòu)，設(shè)計并人工合成的，這屬于 工程技術(shù)范疇。（3）組建理想的載體需要對天然的質(zhì)粒進(jìn)行改造。下圖是天然土壤農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒結(jié)構(gòu)示意圖（示部分基因及部分限制性內(nèi)切酶

9、作用位點(diǎn)），據(jù)圖分析：人工改造時，要使抗蟲基因表達(dá)，還應(yīng)插入_。人工改造時用限制酶處理，其目的是：第一，去除質(zhì)粒上的 （基因），保證T-DNA進(jìn)入水稻細(xì)胞后不會引起細(xì)胞的無限分裂和生長；第二，使質(zhì)粒帶有單一限制酶作用位點(diǎn)，有利于_。第三，使質(zhì)粒大小合適，可以提高轉(zhuǎn)化效率等。若用限制酶分別切割改造過的理想質(zhì)粒和帶有抗蟲基因的DNA分子，并構(gòu)成重組Ti質(zhì)粒。分別以含四環(huán)素和卡那霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)已成功導(dǎo)入抗蟲基因的水稻胚細(xì)胞，觀察到的細(xì)胞生長的現(xiàn)象是 。（4）若限制酶切割DNA分子后形成的粘性末端為，則該酶識別的核苷酸序列是 。三、自主演練一、單項選擇題：1、利用細(xì)菌大量生產(chǎn)人類干擾素，下列敘述錯誤

10、的是A用適當(dāng)?shù)拿笇\(yùn)載體與人類干擾素基因進(jìn)行切割與黏合B用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)處理受體細(xì)菌表面，將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)菌C通過檢測目的基因產(chǎn)物干擾素來檢測重組DNA是否已導(dǎo)入受體細(xì)菌D重組DNA必須能在受體細(xì)菌內(nèi)進(jìn)行復(fù)制與轉(zhuǎn)錄，并合成人類干擾素2、下圖是將人的生長激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖。已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。判斷下列說法正確的是A將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌B常用的方法是顯微注射法或基因槍法B將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的只是導(dǎo)入了重組質(zhì)的細(xì)菌C將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細(xì)菌D

11、目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是受體細(xì)胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長3ada（酸脫氨酶基因）通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯誤的是 A. 每個大腸桿菌細(xì)胞至少含一個重組質(zhì)粒 B. 每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn) C. 每個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)至少插入一個ada D. 每個人的ada至少表達(dá)一個腺苷酸脫氨酶分子4現(xiàn)有一長度為3000堿基對(bp)的線性DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶酶切后，進(jìn)行凝膠電泳，使降解產(chǎn)物分開。用酶H單獨(dú)酶切，結(jié)果如圖1。用酶B單獨(dú)酶切，結(jié)果如圖2。用酶H和酶B同時酶切，結(jié)果如圖3。該DNA分子的結(jié)構(gòu)及其酶切圖譜是A5關(guān)于

12、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用，不正確的是 A可以將抗病蟲害、抗除草劑等基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物使其具有相應(yīng)的抗性B. 可以使用DNA重組的微生物，生產(chǎn)稀缺的基因藥物C. 可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)使奶牛變成生物反應(yīng)器，使它們的奶中富含某種營養(yǎng)物質(zhì)、珍貴藥材或人類所需要的蛋白質(zhì) D. 將不同生物的DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)移和重組，可以創(chuàng)造出新物種6下列關(guān)于基因工程及蛋白質(zhì)工程的敘述，不正確的是A種植抗蟲水稻可以減少農(nóng)藥的使用量，對環(huán)境沒有任何負(fù)面影響B(tài)轉(zhuǎn)基因作物有可能會造成基因污染，帶來安全性問題C動物基因工程技術(shù)使建立移植器官工廠具有了可能性D可以利用基因工程、蛋白質(zhì)工程來生產(chǎn)高產(chǎn)賴氨酸玉米7某小鼠的癌細(xì)胞具有氯霉素抗性,通過細(xì)胞核移

13、植技術(shù)，將無氯霉素抗性的小鼠體細(xì)胞核取出，注入到去核的小鼠癌細(xì)胞中，然后將這一重組細(xì)胞培養(yǎng)在含有氯霉素的培養(yǎng)基中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該重組細(xì)胞能無限分裂。這一實驗可以說明 A控制癌細(xì)胞無限分裂的基因位于細(xì)胞核中 B氯霉素抗性基因位于細(xì)胞質(zhì) C重組細(xì)胞不具有氯霉素抗性 D核移植過程中核基因發(fā)生了突變二、多項選擇題：8對基因組文庫的描述，正確的是A含有某種生物的全部基因 B文庫中的所有基因可以在物種間交流C文庫的基因是通過受體菌承載的 D基因中含有啟動子和內(nèi)含子9下列有關(guān)酶的敘述，不正確的是 A限制酶和DNA連接酶均來自原核生物 B限制酶和DNA連接酶均能識別特定的脫氧核苷酸序列 C哺乳動物的精子釋放的頂體

14、酶能催化透明帶反應(yīng) DTaq酶只能將單個脫氧核苷酸連接到和DNA模板互補(bǔ)的多核苷酸鏈上102006年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎由兩個美國科學(xué)家，安德魯·法爾和克雷格·梅洛獲得，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了RNA干擾機(jī)制：細(xì)胞的小RNA通過特異性的幾種酶的作用，可進(jìn)一步形成RNA誘導(dǎo)基因沉默的復(fù)合體，這些復(fù)合體能特異性地與靶向信使RNA結(jié)合并進(jìn)入再循環(huán)，從而使RNA干涉作用在短時間內(nèi)即可迅速有效抑制某些基因蛋白質(zhì)或多肽的合成，他們稱這種現(xiàn)象為RNA干擾。據(jù)此判斷下述正確的是A生物體的基因轉(zhuǎn)化的最終產(chǎn)物只能是蛋白質(zhì)B該發(fā)現(xiàn)可望用于艾滋病和癌癥等的基因治療C利用RNA干擾有利于研究基因的功能DRN

15、A干擾是通過抑制基因的轉(zhuǎn)錄過程起作用的11下列有關(guān)生物工程的應(yīng)用，正確的是A目前已經(jīng)用轉(zhuǎn)基因大腸桿菌生產(chǎn)出化學(xué)本質(zhì)為糖蛋白的干擾素B大部分人認(rèn)為，設(shè)計試管嬰兒是符合人類倫理道德的，但要嚴(yán)防濫用C利用植物組織培養(yǎng)可以篩選出對人類有用的突變體D利用動物細(xì)胞工程技術(shù)可以加快優(yōu)良畜群繁育12某致病基因h位于X染色體上，該基因和正常基因H中的某一特定序列BclI酶切后，可產(chǎn)生大小不同的片段（如圖1，bp表示堿基對），據(jù)此可進(jìn)行基因診斷。圖2為某家庭病的遺傳系譜。下列敘述正確的是A h基因特定序列中Bcl 1酶切位點(diǎn)的消失是堿基序列改變的結(jié)果B II-1的基因診斷中只出現(xiàn)142bp片段，其致病基因來自母親

16、C II-2的基因診斷中出現(xiàn)142bp，99bp和43bp三個片段，其基因型為XHXhD II-3的丈夫表現(xiàn)型正常，其兒子的基因診斷中出現(xiàn)142bp片段的概率為1/2.三、非選擇題：13下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請回答下列問題：（1）一個圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma切割前后，分別含有 個游離的磷酸基團(tuán)。（2）若對圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的Sma酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越 。（3）用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Sma 切割，原因是 。（4）與只使用EcoR I相比較，使用BamH 和Hind 兩種限制酶同時處理質(zhì)粒、外源

17、DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止 。（5）為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入 酶。（6）重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了 。（7）為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測。14、圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度（bp即堿基對）和部分堿基序列，圖2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有Msp 、BamH 、Mbo 、Sma 4種限制性核酸內(nèi)切酶切割的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。請回答下列問題：（1）圖1的一條脫氧核苷酸鏈中

18、相鄰兩個堿基之間依次由連接。（2）若用限制酶Sma 完全切割圖1中DNA片段，產(chǎn)生的末端是末端，其產(chǎn)物長度為。（3）若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對被TA堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子分離出圖1及其對應(yīng)的DNA片段，用限制酶Sma 完全切割，產(chǎn)物中共有種不同DNA片段。（4）若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進(jìn)行，形成重組質(zhì)粒，那么應(yīng)選用的限制酶是。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用添加的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。經(jīng)檢測，部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達(dá)，其最可能的原因是。15、下列三圖分別表示基因的結(jié)構(gòu)示意圖和利用基因工程培育抗蟲棉過程示意圖。請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題。（1）圖C中的目的基因是從圖A和圖B中的哪一個圖所表