2024_2025新教材高中生物第3章基因工程素能提升课基因工程与其他模块知识的综合学案新人教版选择性必修3.docVIP

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基因工程与其他模块学问的综合

基因工程与必修模块学问的交汇点

[素能建构]

交汇点1中学生物学中所学习的载体

(1)物质跨膜运输的载体：细胞膜上的一种蛋白质。

(2)血液中O2运输的载体：红细胞中的血红蛋白。

(3)基因工程中目的基因的载体：种类有质粒、噬菌体和动植物病毒等。

(4)细胞中遗传信息的载体：细胞生物遗传信息的载体是DNA。

(5)细胞核向细胞质传递信息的载体是mRNA。

(6)细胞间信息传递的载体：细胞释放的信号分子，如：激素、神经递质等。

交汇点2基因表达载体中的启动子、终止子，联系必修课程模块2中“基因的表达”和“mRNA中的起始密码子、终止密码子”交汇考查

(1)基因表达的过程包括转录和翻译。

(2)启动子、终止子是质粒上的具有特殊结构的DNA片段。

(3)起始密码子、终止密码子是mRNA上的三个相邻碱基。

交汇点3基因工程工具酶——限制性内切核酸酶，联系必修课程模块1中“有关酶的本质和特性”交汇考查

限制性内切核酸酶相关学问：

(1)本质：蛋白质。

(2)特性：具有特异性。

①一种限制酶只能识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列。

②切割双链DNA分子每条链中特定序列中的特定位点，使该位点的磷酸二酯键断开。

(3)作用：断开连接两个核苷酸的磷酸二酯键。

交汇点4基因工程中目的基因、基因表达载体的化学组成及结构，联系必修课程模块2中“DNA分子的组成、结构”交汇考查

(1)DNA分子的基本组成单位：脱氧核糖核苷酸。

(2)DNA分子结构：DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链，相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接；在绝大多数生物的细胞中，DNA由两条脱氧核苷酸链构成，两条链通过碱基对之间的氢键相连；少数生物细胞中存在环状双链DNA分子。

[对应练习]

1．在一个典型的基因内部，启动子(TSS)、终止子(TTS)、起始密码子编码序列(ATG)、终止密码子编码序列(TGA)的排列依次是()

A．ATG—TGA—TSS—TTS

B．TSS—ATG—TGA一TTS

C．ATG—TSS—TTS—TGA

D．TSS—TTS—ATG—TGA

B[在基因内部，不同位点的排列依次为：转录起始位点—起始密码子编码序列—终止密码子编码序列—转录终止位点。]

2．纤维素分子不能进入酵母细胞。为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精，构建了含3种不同基因片段的重组质粒。下图是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。

据图回答：

(1)纤维素酶基因的表达包括________和________过程。与菌株Ⅱ相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中参加纤维素酶合成和分泌的细胞器还有__________________。

(2)在以纤维素为唯一碳源的培育基上分别培育菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，菌株________不能存活，缘由是_______________________。

(3)酵母菌生成酒精的细胞部位是________，产生酒精时细胞的呼吸方式是________。在利用纤维素生产酒精时，菌株Ⅳ更具优势，因为导入的重组质粒含有____________，使分泌的纤维素酶固定于细胞壁，削减因培育液更新而造成的酶的流失，提高酶的利用率。

[解析](1)基因表达的过程包括转录和翻译。菌株Ⅱ能合成纤维素酶，但不能分泌到细胞外，菌株Ⅲ、Ⅳ能够合成和分泌纤维素酶。与菌株Ⅱ相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中参加纤维素酶合成和分泌的细胞器还有内质网和高尔基体。

(2)菌株Ⅱ导入的表达载体中不含信号肽编码序列，因此合成的纤维素酶不能分泌到细胞外，不能利用纤维素，又无其他碳源，因此不能存活。

(3)菌株Ⅳ因导入的载体中有A基因片段，使其分泌的纤维素酶吸附在细胞壁上，削减了因培育液更新而造成的酶的流失，酶的利用率提高。

[答案](1)转录翻译内质网、高尔基体

(2)Ⅱ缺少信号肽编码序列，合成的纤维素酶不能分泌到细胞外，细胞无可利用的碳源

(3)细胞质基质无氧呼吸A基因片段

3．为提高水稻的抗旱实力，科研人员将拟南芥GolS2基因导入水稻体内后，设法使该基因过量表达，产生较多的糖类化合物，从而达到预期目的。回答下列问题：

(1)从分子水平上看，基因工程得以实现的遗传学物质基础是___________________、_____________________。

(2)GolS2基因在水稻体内过量表达即可提高抗旱实力，说明基因通过___________，进而限制生物性状，细胞内糖类化合物含量增多可以提高抗旱实力的缘由是_________________。

(3)需将GolS2基因拼接在运载体上才能胜利转化，转化指的是___________。GolS2基因在水稻体内能过量表达，是科学家对基因表达载体上的________进行修饰的结果。

(4)对