高考生物一轮复习 专题25 基因工程课件.ppt

第九单元现代生物科技专题专题25基因工程 高考生物 考点一基因工程的原理和技术 知识清单 一基因工程的概念1 概念 按照人们的愿望 进行严格的设计 并通过体外dna重组和 转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 2 优点 1 与杂交育种相比 克服了 远缘杂交不亲和的障碍 2 与诱变育种相比 可 定向改造生物的遗传性状 二基因工程的工具1 限制性核酸内切酶 简称限制酶 1 来源 主要从 原核生物中分离纯化出来 2 特点 能够 识别双链dna分子的某种特定核苷酸序列 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键断开 3 结果 产生 黏性末端或平末端 2 dna连接酶 1 作用 连接双链dna片段 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 2 种类 3 载体 1 条件 能在受体细胞中复制并稳定保存 具有一至多个限制酶切点 具有标记基因 2 种类 三基因工程的操作程序1 获取目的基因 1 目的基因 主要指编码蛋白质的基因 2 方法 2 基因表达载体的构建 基因工程的核心 1 目的 3 构建过程 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 1 基因组文库与部分基因文库不同 2 与dna有关的四种酶的辨析 3 限制酶选择时的两种特例 1 限制酶具有特异性 一般情况下 不同限制酶形成的黏性 或平 末端不同 但也有不同限制酶处理后形成的黏性 或平 末端相同 可以用dna连接酶进行连接 如 g gatcc和 gatc识别的序列不同 但处理后的末端相同 2 为了避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接 也可使用相同的两种限制酶 如下图用bamh 和hind 分别切割目的基因和质粒 形成分别对应的相同黏性末端进行连接 4 pcr技术与体内dna复制的比较 例1 2016课标全国 40 15分 图 a 中的三个dna片段上依次表示出了ecor bamh 和sau3a 三种限制性内切酶的识别序列与切割位点 图 b 为某种表达载体的示意图 载体上的ecor sau3a 的切点是唯一的 根据基因工程的有关知识 回答下列问题 1 经bamh 酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接 理由是 2 若某人利用图 b 所示的表达载体获得了甲 乙 丙三种含有目的基因的重组子 如图 c 所示 这三种重组子中 不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有 不能表达的原因是 3 dna连接酶是将两个dna片段连接起来的酶 常见的有和 其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是 解析 1 分析图 a 可知 限制酶sau3a 与bamh 切割dna后形成的黏性末端相同 故经这两种酶切割得到的产物可以用dna连接酶进行连接 2 构建基因表达载体时 为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达 目的基因应插入在启动子和终止子之间 据此可判断甲 丙均不符合要求 目的基因均不能被转录 3 常见的dna连接酶有e col idna连接酶和t4dna连接酶 其中t4dna连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端 答案 1 sau3a 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 每空2分 共4分 2 甲和丙 2分 甲中目的基因插入在启动子的上游 丙中目的基因插入在终止子的下游 二者的目的基因均不能被转录 3分 其他合理答案可酌情给分 3 e colidna连接酶t4dna连接酶 t4dna连接酶 每空2分 共6分 其他合理答案可酌情给分 考点二基因工程的应用和发展 一动物基因工程与植物基因工程1 动物基因工程 用于提高动物 生长速度从而提高产品产量 用于改善畜产品品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的 供体等 2 植物基因工程 培育抗虫转基因植物 抗病转基因植物和抗逆转基因植物 利用转基因改良植物的 品质 二基因诊断与基因治疗1 基因诊断 又称为dna诊断 是采用 基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体 2 基因治疗 1 概念 把 正常基因导入病人体内 使该基因的表达产物发挥功能 从而达到治疗疾病的目的 2 成果 将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中 使淋巴细胞能产生腺苷酸脱氨酶 然后 再将这种淋巴细胞转入患者体内 从而治疗复合型免疫缺陷症 3 类型 三蛋白质工程 1 蛋白质工程的概念2 基本流程 1 抗虫棉的培育 1 目的基因 bt毒蛋白基因 2 抗虫原理 bt毒蛋白水解成的多肽与肠上皮细胞受体结合 会导致细胞膜穿孔 细胞肿胀裂解 最后造成害虫死亡 注 bt毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌 3 受体细胞 4 方法 花粉管通道法 也可用农杆菌转化法或基因枪法 2 动物反应器 1 外源基因 药用蛋白基因 2 表达条件 药用蛋白基因 乳腺蛋白基因的启动子等 3 受体生物 牛 羊等 4 方法 显微注射法 5 种类 乳腺反应器和膀胱反应器 前者受动物性别 只能是雌性 和年龄 哺乳期 限制 优点是不用提取直接服用 后者需提取后服用 但不受动物性别和年龄的限制 3 蛋白质工程与基因工程的比较 例2 2015课标全国 40 15分 已知生物体内有一种蛋白质 p 该蛋白质是一种转运蛋白 由305个氨基酸组成 如果将p分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸 240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸 改变后的蛋白质 p1 不但保留p的功能 而且具有了酶的催化活性 回答下列问题 1 从上述资料可知 若要改变蛋白质的功能 可以考虑对蛋白质的进行改造 2 以p基因序列为基础 获得p1基因的途径有修饰基因或合成基因 所获得的基因表达时是遵循中心法则的 中心法则的全部内容包括的复制 以及遗传信息在不同分子之间的流动 即 3 蛋白质工程也被称为第二代基因工程 其基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过和 进而确定相对应的脱氧核苷酸序列 据此获得基因 再经表达 纯化获得蛋白质 之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定 解析 1 蛋白质的功能与结构相关 若要改变蛋白质的功能 需要对其结构进行改造 2 确定目的基因的碱基序列后 可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因 中心法则的内容包括遗传信息的复制 转录 逆转录和翻译 3 蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列 进而确定相对应的脱氧核苷酸序列 获得蛋白质之后要对蛋白质的生物