2024_2025学年高中生物专题1基因工程模块提升课学案新人教版选修3.doc
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第1课基因工程
1.基因工程的三种工具:
限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。
2.两种DNA连接酶:
(1)E·coliDNA连接酶:只连接黏性末端。
(2)T4DNA连接酶:连接黏性末端或平末端。
3.三种常用的载体:
质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
4.基因工程的四步基本操作程序:
目的基因的获得→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。
5.获得目的基因的三种方法:
基因文库获得、PCR技术扩增和人工合成。
6.基因表达载体的组成:
目的基因+启动子+终止子+标记基因+复制原点。
7.目的基因导入三种受体细胞的常见方法:
(1)植物细胞:农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。
(2)动物细胞:显微注射技术。
(3)微生物细胞:感受态细胞法。
8.目的基因的检测与鉴定:
(1)目的基因是否插入检测方法:DNA分子杂交技术。
(2)目的基因是否转录检测方法:分子杂交技术。
(3)目的基因是否翻译检测方法:抗原-抗体杂交技术。
(4)个体水平检测方法:抗虫或抗病接种试验。
9.基因工程的应用:
(1)植物基因工程的应用:主要用于提高农作物的抗逆实力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等),以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
(2)动物基因工程的应用:品种改良、建立生物反应器、器官移植等。
(3)基因治疗:包括体外基因治疗和体内基因治疗。
10.蛋白质工程:
(1)目标:依据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的结构进行分子设计。
(2)实质:通过基因修饰或基因合成,实现改造现有蛋白质或制造新蛋白质。
(3)途径:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
易错点1混淆启动子与起始密码子,终止子与终止密码子,不明确标记基因的作用
提示:(1)启动子≠起始密码子,终止子≠终止密码子。
①启动子:一段有特别结构的DNA片段,位于基因的首端。它是RNA聚合酶识别、结合的部位。
②终止子:一段有特别结构的DNA片段,位于基因的尾端。作用是使转录过程停止。
③起始密码子和终止密码子位于mRNA上,分别限制翻译过程的启动和终止。
(2)标记基因:一般为抗生素抗性基因或荧光基因等,其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因(目的基因是否导入胜利),从而将含目的基因的细胞筛选出来。
易错点2误认为切取目的基因与切取载体时“只能”运用“同一种酶”
提示:(1)在获得目的基因和切割载体时通常用同种限制酶,以获得相同的黏性末端。但假如用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时,在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。
(2)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”,可用不同的限制酶分别处理目的基因和载体,使目的基因两侧及载体上具有两个不同的黏性末端。
易错点3误认为限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶三种酶的功能和作用部位都不同
提示:限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶三种酶的功能不同,但其作用部位相同,都是磷酸二酯键。
1.青蒿素是青蒿植株的次级代谢产物,其化学本质是一种萜类化合物,其生物合成途径如图1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低,难以满意临床需求,科学家为了提高青蒿素产量,将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其胜利表达,获得了高产青蒿植株,过程如图2所示。请据图回答问题:
(1)探讨人员从棉花基因文库中获得FPP合成酶基因后,可以采纳__________技术对该目的基因进行大量扩增,该技术除了须要供应模板和原料外,还须要供应________酶、________种引物等条件。?
(2)图2中的①为________;将酶切后的棉花FPP合成酶基因和质粒连接形成①时,须要________酶;①上的__________是目的基因转录时RNA聚合酶的结合位点。?
(3)若②不能在含有抗生素Kan的培育基上生存,说明__________________。?
(4)由题意可知,除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外,还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量?(试举一例)__________________。?
【解析】(1)探讨人员已经从棉花基因文库中获得FPP合成酶基因,目的基因的序列已知,可以用化学方法合成FPP合成酶基因或者采纳PCR技术扩增FPP合成酶基因。PCR技术除了须要供应模板和原料外,还须要供应热稳定的DNA聚合酶、两种引物等条件。
(2)棉花FPP合成酶基因和酶切后的基因和质粒连接形成图2中的①,因此①是重组质粒(基因表达载体),这个过程须要DNA连接酶。重组质粒上的启动子是目的基因转录时RNA聚合酶的结合位点。
(3)质粒中含有抗生素Kan抗性基因,可以在含有抗生