高考生物大一輪復習第十單元 現(xiàn)代生物科技學案

第十單元現(xiàn)代生物科技專題

學案49基因工程

【考綱要求】1.基因工程誕生(I)o2.基因工程原理及技術(n)。3.基因

工程應用(n)。4.蛋白質(zhì)工程(I)。

一、基因工程概念

基因工程：又叫做技術或技術，是按照人們意愿，

把一種生物某種基因提取出來，加以,然后放到另一種生物

細胞里，地改造生物遺傳性狀。

二、基因工程操作工具

1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術刀"，又稱為O

特點：能夠識別DNA特定_____________,切開兩個之間

限制酶切割DNA產(chǎn)生末端有兩種形式：與o

2.DNA連接酶——“分子縫合針”

作用：將雙鏈_______“縫合”起來，恢復被限制酶切開兩個核甘酸

之間O

3.基因進入受體細胞載體—“分子運輸車”

⑴常用載體：O

⑵質(zhì)粒載體特點：①能夠在細胞內(nèi)并穩(wěn)定保存。②具有一個

或多個，便于外源DNA片段插入其中。③具有特

殊，供重組DNA鑒定與選擇。

三、基因工程根本操作程序

第1頁

1.目基因獲?。孩艔闹蝎@??；（2）利用

擴增目基因；⑶合成。

2.構建（核心）

⑴目：使_______基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一

代，使目基因能夠表達與發(fā)揮作用。

3.將目基因?qū)胧荏w細胞（轉化）

⑴將目基因?qū)胫参锛毎撼Ｓ梅椒ㄓ蟹?、基因槍法與

__________法。

⑵將目基因?qū)雱游锛毎撼Ｓ梅椒ㄊ莀______法。

⑶將目基因?qū)胛⑸锛毎菏荏w細胞飛魄-

含耳5'麟陶洲,感受態(tài)細胞吸

收DNA分子

4.目基因_______與o

探究點一基因工程概念及操作工具

1.基因工程概念是什么？

2.完成理解基因工程操作工具比擬表：

限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶（分

工程運載體（分子運輸車）

（分子手術刀）子縫合針）

識別特定______序一般作用于兩能夠在宿主細胞中___

特性

列，并在條具有一樣并穩(wěn)定—；具有一個或

或條

__________切割______DNA分一個限制酶切位點；具

件

DNA分子子有―基因

第2頁

提取—基因，切構建重組DNA將_______轉移到宿主

作用

割—分子細胞中并大量復制

將DNA分子切成一樣黏性末端

結果DNA片段，產(chǎn)生之間形成形成重組_______

___末端_______鍵

思維拓展

1.對基因工程概念理解

基因拼接技術或DNA重

別名

組技術

操作環(huán)境生物體外

操作對象基因

操作水平DNA分子水平

剪切一拼接一導入一表

根本過程

達

結果人類需要基因產(chǎn)物

與雜交育種克制遠緣雜交不親與障

相比礙

與誘變育種

定向改造生物性狀

相比

原理基因重組

2.在切割目基因與載體時要求用同一種限制酶，目是產(chǎn)生一樣黏性末

輛,kill。

第3頁

3.將一個基因從DNA分子上切割下來，需要2個限制酶，同時產(chǎn)生

4個黏性末端。

4.不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生黏性末端都一樣，同一個

DNA分子用不同限制酶產(chǎn)生黏性末端可能一樣。

避究例如1]（2021?全國理綜D,5）以下表達符合基因工程概念是

（）

A.B細胞與腫瘤細胞融合，雜交瘤細胞中含有B細胞中抗體基因

B.將人干擾素基因重組到質(zhì)粒后導入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾

素菌株

C.用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素

高產(chǎn)菌株

D.自然界中天然存在噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌

DNA上

聽課記錄：

探究點二基因工程根本操作程序

1.完成基因工程根本操作流程圖：

2.完成目基因檢測與鑒定表，并加以理解、掌握：

類型步驟檢測內(nèi)容方法

分目基因是否插入受體_______________(D

第一步

子細胞染色體DNA上NA與DNA之間）

水目基因是否轉錄出_______雜交技術

第二步

平mRNA（DNA與mRNA之間）

第4頁

蛋白質(zhì)分子雜交

目基因是否翻譯出蛋

第三步（_____________雜交

白質(zhì)

法）

___水

——法或—法

平鑒定

思維拓展

1.在整個工程中，只有第三步將目基因?qū)胧荏w細胞過程中不發(fā)生

堿基互補配對，其他步驟均發(fā)生配對。

2.切割質(zhì)粒與目基因限制酶必須是同一種酶，以獲得一樣黏性末端,

利于基因表達載體構建。

3.插入目基因只是構造基因局部，其表達需要調(diào)控序列，因而用作

載體質(zhì)粒插入部位前須有啟動子，后須有終止子。

4.PCR技術與DNA復制比擬

PCR技術DNA復制

原

DNA雙鏈復制（堿基互補配對）

理

相

原

同四種游離脫氧核甘酸

料

點

條

模板、ATP、酶等

件

不解

DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化

同旋

第5頁

點方

式

場

體外復制主要在細胞核內(nèi)

所

熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq細胞內(nèi)含有DNA聚

酶

酶）合酶

結在短時間內(nèi)形成大量

形成整個DNA分子

果DNA片段

豚究例如2］（2021?浙江卷，6）將ada（腺甘酸脫氨酶基因）通過質(zhì)

粒pET28b導入大腸桿菌并成功表達腺甘酸脫氨酶。以下表達錯誤是

（）

A.每個大腸桿菌細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

C.每個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點至少插入一個ada

D.每個插入ada至少表達一個腺甘酸脫氨酶分子

聽課記錄：

探究點三基因工程應用

完成基因工程應用表格，了解應用成果。

轉基因生物目基因成果舉例

植抗蟲基因：Bt毒蛋

抗蟲轉基因植抗蟲水稻、抗蟲棉、

物白基因、蛋白酶抑

物抗蟲玉米

基制劑基因、淀粉酶

第6頁

因抑制劑基因、植物

工凝集素基因

程抗——基因：病毒

外殼蛋白基因、病

抗病毒煙草、抗病

抗病轉基因植毒復制酶基因；抗

毒小麥、抗病毒番

物——基因：幾丁質(zhì)

茄、抗病毒甜椒

酶基因、抗毒素合

成基因

抗逆轉基因：滲透

抗鹽堿與抗干旱煙

抗逆轉基因植壓調(diào)節(jié)基因、抗凍

草、抗寒番茄、抗

物蛋白基因、抗除草

______大豆與玉米

劑基因

優(yōu)良性狀基因：提

高必需氨基酸含量

高______玉米、耐

蛋白質(zhì)編碼基因、

儲存番茄、新花色

轉基因植物控制番茄成熟基

矮牽牛

因、與花青素代謝

有關基因

動提高生長速度轉基因綿羊、轉基

基因

物轉基因動物因鯉魚

基生產(chǎn)藥物藥用蛋白基因+乳

—生物反響器

因轉基因動物腺蛋白基因啟動子

第7頁

工改善畜產(chǎn)品品質(zhì)乳汁中含乳糖較少

________基因

程轉基因動物轉基因牛

外源抗原決定基因

利用克隆技術培育

作器官移植供體表達——因子或除

沒有免疫排斥反響

轉基因動物去供體——決定基

豬器官

因

基治療______免疫缺

體外基因治療腺甘酸脫氨酶基因

因陷癥

治治療囊性纖維化病治療______囊性纖

體內(nèi)基因治療

療基因維化病

思維拓展基因治療是治療人類遺傳病根本方法，但由于尚未全面了

解基因調(diào)控機制與疾病分子機理，基因治療只處于初期臨床試驗階段。

【探究例如3］（2021?上海綜合能力測試）運用轉基因技術培養(yǎng)單細

胞“工程硅藻”，可把光合作用合成有機物以脂質(zhì)形式儲存起來?？?/p>

學家方案在海水中大量培養(yǎng)“工程硅藻"，捕撈后從中提煉“生物柴

油"。與礦物柴油相比，使用這種“生物柴油”優(yōu)點是（）

①可再生②不顯著增加碳排放③不排放含硫廢氣

④不會對生態(tài)環(huán)境造成負面影響

A.①②③B.①③④

C.①②④D.②③④

聽課記錄：

探究點四蛋白質(zhì)工程

第8頁

1.蛋白質(zhì)工程概念

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子構造規(guī)律及其與生物功能關系作為根

底，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋

白質(zhì)進展改造，或制造一種新蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)與生活需求。

2.蛋白質(zhì)工程過程填充

蛋白質(zhì)工程過程：其根本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設計預期蛋

白質(zhì)-推測應有序列一找到相對應

序列()o其流程圖如下：

思維拓展

1.對蛋白質(zhì)工程概念應從以下幾個方面理解

⑴蛋白質(zhì)工程根底：蛋白質(zhì)分子構造規(guī)律及其與生物功能關系；⑵

蛋白質(zhì)工程實質(zhì)：改造控制該蛋白質(zhì)合成基因；⑶蛋白質(zhì)工程產(chǎn)物：

產(chǎn)生新蛋白質(zhì)，是自然界所沒有。

2.蛋白質(zhì)工程是在基因工程根底上，延伸出來第二代基因工程。因

為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)改造或制造新蛋白質(zhì)，必須通過基因修飾或基因合成

實現(xiàn)。

【探究例如4】以下關于蛋白質(zhì)工程說法正確是()

A.蛋白質(zhì)工程以基因工程為根底

B.蛋白質(zhì)工程就是酶工程延伸

C.蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對蛋白質(zhì)進展改造

D.蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然蛋白質(zhì)

聽課記錄:

第9頁

題組一基因工程及根本操作

1.（2021?四川卷，5）北極比目魚中有抗凍基因，其編碼抗凍蛋白具

有11個氨基酸重復序列，該序列重復次數(shù)越多，抗凍能力越強。以

下圖是獲取轉基因抗凍番茄植株過程示意圖，有關表達正確是（）

A.過程①獲取目基因，可用于基因工程與比目魚基因組測序

B.將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達新基因，不能得到抗凍

性增強抗凍

蛋白

C.過程②構成重組質(zhì)粒缺乏標記基因，需要轉入農(nóng)桿菌才能進展篩

選

D.應用DNA探針技術，可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目基因存

在及其完全表達

2.以下圖為DNA分子在不同酶作用下所發(fā)生變化，圖中依次表示限

制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用正確順序是（）

A.①②③④B.①②④③C.①④②③D.①④③②

3.以下關于基因工程表達，不正確是（多項選擇）（）

A.基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因為目基因

B.細菌質(zhì)粒是基因工程常用運載體

C.通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目基因DNA,用另一種處理

運載體DNA

D.為培育成抗除草劑作物新品種，導入抗除草劑基因時只能以受精

卵為受體

第10頁

題組二基因工程應用及蛋白質(zhì)工程

4.（2021?鎮(zhèn)江質(zhì)檢）科學家將干擾素基因進展定點突變導入大

腸桿菌表達，使干擾素第十七位半胱氨酸，改變成絲氨酸，結果

大大提高了B-干擾素抗病毒活性，并且提高了儲存穩(wěn)定性。該生物

技術為（）

A.蛋白質(zhì)工程B.基因工程

C.基因突變D.細胞工程

5.以下關于基因工程及其應用表達正確是（）

A.假設要生產(chǎn)轉基因抗病水稻，可先將目基因?qū)氪竽c桿菌中，再

轉入水稻細胞

B.用氨基酸序列推測合成目基因與原基因編碼區(qū)中外顯子一致

C.用DNA探針能檢測飲用水中重金屬物質(zhì)含量

D.作為運載體要有多種限制酶切點，但對一種限制酶而言，最好只

有一個切點

6.（2021?南師大附中學情分析）蛋白質(zhì)工程中，直接需要進展操作

對象是（）

A.氨基酸構造B.蛋白質(zhì)空間構造

C.肽鏈構造D.基因構造

7.科學家將動物體內(nèi)能夠合成胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重

組，并且在大腸桿菌體內(nèi)表達成功。請據(jù)圖答復以下問題：

（1）圖中①DNA是以為模板，形成單鏈DNA,在酶

作用下合成雙鏈DNA,從而獲得了所需要基因。

第11頁

⑵圖中②代表是____________,在它作用下將質(zhì)粒（DNA）切

出________末端。

⑶圖中④表示將o⑤表示DNA隨大腸桿

菌繁殖而進展________o

⑷采用蛋白質(zhì)工程可以對胰島素進展改造，使之起效時間縮短，保證

餐后血糖頂峰與血液中胰島素頂峰一致。如果你是科研工作者，請寫

出研制速效胰島素思路。

⑸以下關于蛋白質(zhì)工程說法不正確是（）

A.蛋白質(zhì)工程能將人抗體某些區(qū)段替代鼠單克隆抗體區(qū)段，降低鼠

單克隆抗體免疫原性

B.蛋白質(zhì)工程可對酶催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性、

堿變性等加以改變

C.理論上通過對關鍵氨基酸置換與增刪是進展蛋白質(zhì)工程唯一方法

D.蛋白質(zhì)工程崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)與根底理論研究需要

題組三綜合題

8.（2021?安徽理綜，31II）家蠶細胞具有高效表達外源基因能力。

將人干擾素基因?qū)爰倚Q細胞并大規(guī)模培養(yǎng)，可提取干擾素用于制藥。

⑴進展轉基因操作前，需用酶短時處理幼蠶組織，以便獲得

單個細胞。

⑵為使干擾素基因在家蠶細胞中高效表達,需要把來自cDNA文庫干

擾素基因片段正確插入表達載體與之間。

⑶采用PCR技術可驗證干擾素基因是否已經(jīng)導入家蠶細胞。該PCR

第12頁

反響體系主要成分應包含：擴增緩沖液（含Mg2+）、水、4種脫氧核糖

核甘酸、模板DNA、與

⑷利用生物反響器培養(yǎng)家蠶細胞時，貼壁生長細胞會產(chǎn)生接觸抑制。

通常將多孔中空薄壁小玻璃珠放入反響器中，這樣可以

增加培養(yǎng)細胞數(shù)量，也有利于空氣交換。

9.干擾素是病毒侵入人體后由淋巴細胞產(chǎn)生一種免疫活性物質(zhì)，它

具有廣譜抗病毒作用。利用現(xiàn)代生物技術生產(chǎn)干擾素流程如下：

⑴過程①產(chǎn)生物質(zhì)A是_____,cDNA文庫（大于/小于）人基

因組文庫。

⑵過程④用到工具酶是,過程⑤需先用

處理受體細胞,過程⑥通常采用技術o

⑶過程⑧與⑨關鍵技術分別是_______、o

⑷基因工程核心步驟是圖中（填標號）。

學案49基因工程

課前準備區(qū)

一、基因拼接DNA重組修飾改造定向

二、L限制酶核昔酸序列核甘酸磷酸二酯鍵黏性末端平末

場上山

2.DNA片段磷酸二酯鍵3.（1）質(zhì)粒（2）①自我復制②限制酶切

割位點③標記基因

三、1.⑴基因文庫（2）PCR技術（3）人工

第13頁

2.基因表達載體⑴目⑵標記RNA聚合終止鑒別篩選

3.⑴農(nóng)桿菌轉化花粉管通道⑵顯微注射⑶感受態(tài)4.檢測

鑒定

課堂活動區(qū)

探究點一

1.按照人們愿望，進展嚴格設計，并通過體外DNA重組與轉基因等

技術，賦予生物以新遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要新生物類

型或生物產(chǎn)品，又叫DNA重組技術。

2.核甘酸特定位點黏性末端復制保存多標記目運

載體目基因黏性磷酸二酯DNA

探究例如1B［基因工程是指按照人們愿望，進展嚴格設計，并通

過體外DNA重組與轉基因等技術，賦予生物以新遺傳特性，進而創(chuàng)

造出更符合人們需要新生物類型與生物產(chǎn)品。B細胞與腫瘤細胞融合,

屬于細胞工程；用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，進而篩

選出青霉素高產(chǎn)菌株，屬于人工誘變；自然界中天然存在噬菌體自行

感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上，并沒有進展人為加工，不屬

于基因工程。］

探究點二

1.mRNAPCR基因組文庫cDNA文庫構建基因表達載體

目基因

2.DNA分子雜交技術核酸分子抗原一抗體個體侵染感染

探究例如2C［大腸桿菌成功表達出腺甘酸脫氨酶，說明這些大腸

第14頁

桿菌都至少含有一個重組質(zhì)粒，A項正確；作為載體條件為至少含有

一個或多個酶切位點，所以作為載體質(zhì)粒至少含有一個限制性核酸內(nèi)

切酶識別位點，B項正確；作為基因表達載體應包括目基因、啟動子、

終止子、標記基因四局部，但并不是每個酶切位點都至少插入一個

ada,C項錯誤；由于這些目基因成功表達，所以每個ada至少表達

一個腺甘酸脫氨酶分子，D項正確。］

探究點三

病毒真菌除草劑改進品質(zhì)賴氨酸外源生長激素乳腺腸

乳糖酶調(diào)節(jié)抗原復合型遺傳性

探究例如3A

探究點四

2.構造氨基酸脫氧核昔酸基因轉錄翻譯氨基酸分子

設計

探究例如4A［蛋白質(zhì)工程以基因工程為根底，又稱為第二代基因

工程。蛋白質(zhì)工程不僅能生產(chǎn)天然蛋白質(zhì)，還可以定向改造控制蛋白

質(zhì)合成相應基因中脫氧核甘酸序列或人工合成所需要自然界原本不存

在基因片段，從而合成自然界中原本不存在蛋白質(zhì)。］

構建知識網(wǎng)絡

DNA連接酶基因表達載體檢測鑒定

課后練習區(qū)

1.B［因為一種氨基酸可能對應多種密碼子、真核生物體內(nèi)基因含

有內(nèi)含子等因素，導致逆轉錄合成目基因與原基因有較大差異，所以

第15頁

人工合成目基因不能用于比目魚基因組測序，A選項錯誤；抗凍蛋白

11個氨基酸重復序列重復次數(shù)越多，抗凍能力越強，并不是抗凍基因

編碼區(qū)重復次數(shù)越多抗凍能力越強，抗凍基因編碼區(qū)依次相連形成新

基因已不是原來抗凍基因，因此不能得到抗凍性增強抗凍蛋白，B選

項正確；農(nóng)桿菌轉化法是將目基因?qū)胫参锛毎畛Ｓ梅椒?，不是?/p>

了篩選含有標記基因質(zhì)粒，C選項錯誤；應用DNA探針技術，可以

檢測轉基因植物中目基因存在，但不能完成對目基因表達檢測，D選

項錯誤。］

2.C［限制酶可在特定位點對DNA分子進展切割；DNA聚合酶在

DNA分子復制時將脫氧核甘酸連接成脫氧核甘酸鏈；DNA連接酶可

將限制酶切開磷酸二酯鍵連接在一起；解旋酶作用是將DNA雙鏈解

開螺旋，為復制或轉錄提供模板。］

3.ACD［基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因為標記基因；質(zhì)粒是基因

工程常用運載體；通常用同一種限制酶切割目基因與運載體，以獲得

一樣黏性末端；受體細胞可以是受精卵，也可以是體細胞。］

4.A［基因工程是通過對基因操作，將符合人們需要目