2021高考生物二輪復(fù)習提優(yōu)(江蘇專用)專題四-第三講-基因工程及安全性16-【能力提升】-

力氣提升與基因工程相關(guān)的酶種類項目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間的氫鍵作用特點切割目的基因及載體，能專一性識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵只能將單個脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上將DNA兩條鏈之間的氫鍵打開作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子(1)基因工程中有3種工具，但工具酶只有2種。限制酶是一類酶，不是一種酶。限制酶的成分為蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件，高溫、強酸或強堿均易使之變性失活。(2)在切割含目的基因的DNA分子時，需用限制酶切割兩次此DNA分子，產(chǎn)生4個末端。(3)限制酶不切割自身DNA的緣由是:原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。(4)限制酶和DNA連接酶之間的關(guān)系:典例1(2022·興化模擬)基因工程利用某目的基因(圖甲)和Pl噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重組DNA。限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點分別是BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析錯誤的是()A.構(gòu)建重組DNA時，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和Pl噬菌體載體B.構(gòu)建重組DNA時，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和Pl噬菌體載體C.圖乙中的Pl噬菌體載體只用EcoRⅠ切割后，含有2個游離的磷酸基團D.用EcoRⅠ切割目的基因和Pl噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，只能產(chǎn)生一種重組DNA利用PCR技術(shù)擴增目的基因1.原理利用DNA雙鏈復(fù)制的原理，在體外將基因的核苷酸序列不斷地加以復(fù)制，使其數(shù)量呈指數(shù)方式增加。2.條件條件作用在確定的緩沖液中進行供應(yīng)相對穩(wěn)定的pH環(huán)境四種脫氧核苷酸作為合成DNA子鏈的原料DNA母鏈作為DNA復(fù)制的模板TaqDNA聚合酶催化合成DNA子鏈(耐高溫)引物使DNA聚合酶能夠從引物的3'端開頭連接脫氧核苷酸溫度把握90~95℃變性:使DNA片段雙鏈解開55~60℃復(fù)性:使解鏈的兩條DNA單鏈分別與相應(yīng)的引物結(jié)合(退火)70~75℃延長:TaqDNA聚合酶催化子鏈合成3.解題規(guī)律總結(jié)DNA分子數(shù)2482n含引物的DNA分子數(shù)2482n含引物A(或B)的DNA分子1=21-13=22-17=23-12n-1同時含引物A、B的DNA分子數(shù)0=21-22=22-26=23-22n-2共消耗的引物數(shù)量2=22-26=23-214=24-22n+1-2含與脫氧核苷酸鏈等長的DNA分子數(shù)0=21-20=22-42=23-62n-2nDNA分子種類2455PCR擴增技術(shù)與DNA復(fù)制的比較:PCR技術(shù)DNA復(fù)制原理半保留復(fù)制場所生物體外生物體內(nèi)過程變性→退火→延長邊解旋邊復(fù)制模板含目的基因的DNA片段整個DNA分子原料四種脫氧核苷酸能量熱能、四種脫氧核苷三磷酸含有的能量ATP酶熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等引物2種特定的單鏈DNA片段RNA片段溫度90~95℃→55~60℃→70~75℃生物體內(nèi)溫度其他條件緩沖液、Mg2+、無菌條件等生物體內(nèi)環(huán)境結(jié)果復(fù)制目的DNA復(fù)制DNA典例2(2022·通州中學)下列關(guān)于用PCR技術(shù)擴增DNA分子中的目的基因的敘述，正確的是()A.PCR擴增時只需要一種引物B.獲得2個目的基因共需要6個引物C.在PCR擴增時需要解旋酶和DNA聚合酶D.要獲得目的基因至少經(jīng)過了1個PCR循環(huán)基因工程中涉及的幾種方法1.提取目的基因的常用方法制備方法比較項目直接提取法人工合成法鳥槍法反轉(zhuǎn)錄法已知氨基酸序列→DNA制備過程供體細胞中DNA→很多DNA片段→載體→受體細胞→產(chǎn)生特定性狀→目的基因目的基因的mRNA單鏈DNA雙鏈DNA(目的基因)蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列合成目的基因優(yōu)點操作簡便，廣泛接受專一性較強，目的基因不含內(nèi)含子專一性強，可產(chǎn)生自然界不存在的基因，目的基因不含內(nèi)含子缺點專一性差，工作量大mRNA不穩(wěn)定，技術(shù)要求高僅限于核苷酸數(shù)較少且已知序列的基因適用范圍原核細胞基因真核細胞基因2.目的基因?qū)胧荏w細胞的方法細胞類型常用方法受體細胞轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)化實質(zhì)植物細胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(基因槍法、花粉管通道法)體細胞將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導入植物細胞→整合到受體細胞的DNA上目的基因整合到受體細胞染色體基因組中，并在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達動物細胞顯微注射技術(shù)受精卵將含有目的基因的表達載體提純→取卵→獲得受精卵→顯微注射→早期胚胎培育→胚胎移植→發(fā)育成為具有新性狀的動物微生物細胞Ca2+處理增大細胞壁通透性原核細胞或酵母菌用Ca2+處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表達載體DNA分子與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸取3.目的基因的檢測與鑒定方法類型步驟檢測內(nèi)容方法結(jié)果顯示分子檢測導入檢測目的基因是否插入受體細胞染色體的DNA上DNA分子雜交技術(shù)(DNA和DNA之間)是否成功顯示出雜交帶表達檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA核酸分子雜交技術(shù)(DNA和mRNA之間)同上目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)分子雜交技術(shù)(抗原和抗體之間)同上個體生物學水平的鑒定①確定是否具有抗性及抗性程度，②基因工程產(chǎn)品與自然產(chǎn)品的活性是否相同①抗蟲或抗病的接種試驗，②基因工程產(chǎn)品與自然產(chǎn)品活性的比較是否賜予了預(yù)期抗性或蛋白質(zhì)活性過程圖示(1)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象。(2)目的基因的插入位點不是任憑的，基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之間的部位。(3)一般狀況下，用同一種限制酶切割質(zhì)粒和含有目的基因的片段，但有時可用兩種限制酶分別切割質(zhì)粒和目的基因，這樣可避開質(zhì)粒和質(zhì)粒之間、目的基因和目的基因之間的連接。(4)植物細胞的全能性較高，可經(jīng)植物組織培育過程成為完整植物體，因此受體細胞可以是受精卵也可以是體細胞;動物基因工程中的受體細胞一般是受精卵。(5)基因表達載體中，啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA);終止子(DNA片段)≠終止密碼子(RNA)。(6)基因表達載體的構(gòu)建是最核心的一步，在體外進行。個體水平上的檢測和鑒定是最簡潔最有效的方法。典例3(2022·海安中學)很多大腸桿菌的質(zhì)粒上含有l(wèi)acZ基因，其編碼的產(chǎn)物β-半乳糖苷酶在X-gal和IPTG存在時，可以產(chǎn)生藍色沉淀，使菌落呈現(xiàn)藍色，否則菌落呈現(xiàn)白色?；蚬こ讨谐＠迷撛韽膶胭|(zhì)粒的受體細胞中篩選出真正導入重組質(zhì)粒的細胞，過程如下圖所示。下列說法錯誤的是()A.基因工程中，構(gòu)建基因表達載體的目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達和發(fā)揮作用B.轉(zhuǎn)化過程中，大腸桿菌應(yīng)先用Ca2+處理，使其處于能吸取四周DNA的狀態(tài)C.菌落顏色為白色的是菌落②D.菌落③中的目的基因是否表達，可接受的檢測方法是抗原—抗體雜交轉(zhuǎn)基因生物平安性的理解?關(guān)注焦點正方觀點反方觀點食物平安有平安性評價、科學家負責的態(tài)度，轉(zhuǎn)基因食品影響健康，無實例無證據(jù)反對“實質(zhì)性等同”、毀滅滯后效應(yīng)、毀滅新的過敏原、養(yǎng)分成分轉(zhuǎn)變生物平安(對生物多樣性的影響)生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時間有限集中到種植區(qū)之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造成“基因污染”環(huán)境平安(對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響)不轉(zhuǎn)變生物原有的分類地位、削減農(nóng)藥使用、疼惜農(nóng)田土壤環(huán)境打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進入人體實質(zhì)性等同原則是指轉(zhuǎn)基因生物與自然存在的傳統(tǒng)生物在相同條件下進行性狀表現(xiàn)的比較。保證轉(zhuǎn)基因食品平安的監(jiān)控和預(yù)防措施:立法、多環(huán)節(jié)監(jiān)控、平