高考生物一轮复习 现代生物科技专题 1 基因工程（1）课件 新人教版选修3.ppt

高考总复习 第1轮 生物 现代生物科技专题 第1讲基因工程 选修1 高考有我 前程无忧 考点明示 考点1基因工程的工具1 限制性核酸内切酶 限制酶 分子手术刀 1 存在 主要存在于中 2 作用 识别双链dna分子的 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开 3 作用结果 在识别序列中心轴线的两侧切开 产生 在识别序列的处切开 产生平末端 知识梳理 原核生物 某种特定核苷酸序列 磷酸二酯键 黏性末端 中心轴线 2 dna连接酶 分子缝合针 3 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 1 种类 最常用的载体是 还有的衍生物 等 2 质粒 本质 独立于之外 并具有的dna分子 作为载体的条件 能在受体细胞中并稳定保存 具有一至多个 供外源dna片段插入 具有特殊的 大肠杆菌 磷酸二酯键 黏性末 t4dna 粘性末端和平末端 双链dna片段 质粒 噬菌体 动植物病毒 细菌拟核dna 自我复制能力 很小的双链环状 复制 限制酶切点 标记基因 考点2基因工程的基本步骤1 目的基因的获取 1 目的基因主要是指的结构基因 2 方法 从中获取 小 大 无 有 无 有 部分基因 全部基因 可以 部分基因可以 编码蛋白质 基因文库 利用pcr技术扩增目的基因 a 原理 b 前提 有一段已知 以便合成 c 过程 第一步 加热至90 95 第二步 冷却到55 60 第三步 taq酶从引物起始进行互补链的合成 加热至70 75 化学方法人工合成 基因 已知 可直接人工合成 2 基因表达载体的构建 基因工程的核心 1 目的 使目的基因在受体细胞中 并且可以 同时 使目的基因能够 2 基因表达载体的组成 等 dna双链复制 目的基因的核苷酸序列 引物 dna解链 引物结合到互补dna链 比较小 核苷酸序列 稳定存在 遗传给下一代 表达和发挥作用 目的基因 启动子 终止子 标记基因 启动子 位于基因的 是识别和结合的部位 驱动基因 终止子 位于基因的 使在需要的地方停止下来的一段dna短片段 标记基因 鉴别受体细胞中是否含有 从而将筛选出来 3 将目的基因导入受体细胞 1 转化的概念 目的基因进入受体细胞内 并且在受体细胞内的过程 2 常用的转化方法 将目的基因导入植物细胞 采用最多的方法是 其次还有和等 首端 rna聚合酶 尾端 转录 目的基因 含有目的基因的受体细胞 转录出mrna 维持稳定和表达 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 将目的基因导入动物细胞 最常用的方法是 此方法的受体细胞多是 将目的基因导入微生物细胞 感受态细胞法 3 农杆菌转化法的转化过程 将目的基因插入到上 导入 侵染 目的基因插入到植物细胞中染色体的dna上 表达 4 目的基因的检测与鉴定 1 首先要检测 方法是采用 2 其次还要检测 方法是 3 最后检测 方法是从转基因生物中提取 用相应的进行 4 有时还需进行的鉴定 如 显微注射技术 受精卵 ti质粒的t dna 农杆菌 植物细胞 dna分子杂交技术 转基因生物的染色体dna上是否插入了目的基因 目的基因是否转录出了mrna 用标记的目的基因作探针与mrna杂交 目的基因是否翻译成蛋白质 蛋白质 抗体 抗原 抗体杂交 个体生物学水平 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状 考点3基因工程的应用1 植物基因工程硕果累累 1 提高抗逆性 常用抗虫基因 基因 基因 基因 基因等 常用抗病基因 a 抗病毒基因 基因和病毒的复制酶基因 b 抗真菌基因 几丁质酶基因和合成基因 其他抗逆基因 抗盐碱和干旱的基因 抗冻基因 抗除草剂基因等 2 改良植物品质 如 将含量多的蛋白质编码基因导入植物中 或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的 以提高氨基酸的含量 bt毒蛋白 蛋白酶抑制剂 淀粉酶抑制剂 植物凝集素 病毒外壳蛋白 抗毒素 调节细胞渗透压的 必需氨基酸 活性 2 动物基因工程前景广阔 1 用于提高动物生长速度 外源基因的表达可以使转基因动物生长得更快 2 用于改善畜产品的品质 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组 这样所获得的牛奶的含量大大减低 3 用转基因动物做器官移植的供体 培育出没有反应的转基因克隆器官 3 基因工程药物 提供许多昂贵药品 包括 等 4 基因治疗 1 概念 基因治疗是把导入病人体内 使该基因的发挥功能 从而达到治疗疾病的目的 是治疗遗传病的最有效的手段 2 方法 基因治疗和基因治疗 生长激素 乳糖 细胞因子 抗体 疫苗 激素 正常基因 表达产物 免疫排斥 体外 体内 考点4蛋白质工程1 蛋白质工程的概念 以蛋白质分子的及其与作为基础 通过或 对现有蛋白质进行 或 以满足人类的生产和生活的需求 蛋白质工程是在基因工程的基础上 延伸出来的 2 蛋白质工程的原理 根据人们对蛋白质功能的 对蛋白质的结构进行 其基本途径是从出发 推测 找到 3 蛋白质工程的实例 改造干扰素等 结构规律 生物功能的关系 基因修饰 基因合成 改造 制造一种新的蛋白质 第二代基因工程 特定需求 分子设计 预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 应有的氨基酸序列 相对应的脱氧核苷酸序列 基因 1 判断下列有关基因工程基本工具的叙述的正误 1 限制酶只能用于切割目的基因 2 限制酶切割dna分子具有特异性 3 限制性核酸内切酶 dna连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶 4 限制酶切割dna后可产生黏性末端和平末端两种类型 5 dna连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来 6 e colidna连接酶既可连接平末端 又可连接黏性末端 7 质粒是小型环状dna分子 是基因工程常用的载体 8 载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 2014 江苏卷t23 c 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中 使之稳定存在并表达 10 每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 2011 浙江卷t6 b 11 切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列 2014 江苏卷t23 a 2 判断下列有关基因工程的基本步骤的叙述的正误 12 抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达 2014 江苏卷t23 d 13 设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列 2013 江苏卷t6 a 14 用pcr方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列 2013 江苏卷t6 b 答案 9 10 11 12 13 14 15 pcr体系中一定要添加从受体细胞中提取的dna聚合酶 2013 江苏卷t6 c 16 外源dna必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制 2013 安徽卷t6 b 17 转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测 2014 天津卷t4 c 18 pcr反应中温度的周期性改变是为了dna聚合酶催化不同的反应 2014 江苏卷t23 b 19 目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法 20 为培育抗除草剂的作物新品种 导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体 21 检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原 抗体杂交技术 答案 15 16 17 18 19 20 21 3 判断下列基因工程的应用的正误 22 构建抗除草剂的转基因烟草过程中 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 2010 浙江卷t2 a 23 构建抗除草剂的转基因烟草过程中 用dna连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 2010 浙江卷t2 b 24 我国的转基因抗虫棉转入的抗虫基因是bt毒蛋白基因 25 利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品 如人的血清白蛋白 这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中 26 由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用 27 目前 植物基因工程技术主要应用于提高农作物的抗逆性 生产某些天然药物 改良农作物的品质 做器官移植的供体 答案 22 23 24 25 26 27 28 基因工程药物主要来源于转基因动物生产 29 基因治疗是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 4 判断下列蛋白质工程的叙述的正误 30 蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质 2011 江苏卷t14 a 31 蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质 32 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 定向改变分子的结构 答案 28 29 30 31 32 考点1基因工程的工具例1 2016 北京模拟 若要利用某目的基因 见图甲 和p1噬菌体载体 见图乙 构建重组dna 见图丙 限制性核酸内切酶的酶切位点分别是bgl a gatct ecor g aattc 和sau3a gatc 下列分析合理的是 考点突破 a 用ecor 切割目的基因和p1噬菌体载体b 用bgl 和ecor 切割目的基因和p1噬菌体载体c 用bgl 和sau3a 切割目的基因和p1噬菌体载体d 用ecor 和sau3a 切割目的基因和p1噬菌体载体解析 解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向 只有用ecor 和sau3a 切割目的基因和p1噬菌体载体 构建的重组dna中rna聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同 答案 d 提升一 与dna有关的四种酶 提升二 限制酶的选择技巧 1 根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 应选择切点位于目的基因两端的限制酶 如图甲可选择pst 不能选择切点位于目的基因内部的限制酶 如图甲不能选择sma 为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接 也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒 如图甲也可选择用pst 和ecor 两种限制酶 但要确保质粒上也有这两种酶的切点 2 根据质粒的特点确定限制酶的种类 所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致 以确保具有相同的黏性末端 质粒作为载体必须具备标记基因 所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构 如图乙中限制酶sma 会破坏标记基因 如果所选酶的切点不止一个 则切割重组后可能丢失某些片段 若丢失的片段含复制起点区 则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制 变式1 2016 济南模拟 根据基因工程的有关知识 回答下列问题 1 限制性内切酶切割dna分子后产生的片段 其末端类型有和 2 质粒载体用ecor 切割后产生的片段如下 为使载体与目的基因相连 含有目的基因的dna除可用ecor 切割外 还可用另一种限制性内切酶切割 该酶必须具有的特点是 3 按其来源不同 基因工程中所使用的dna连接酶有两类 即dna连接酶和dna连接酶 黏性末端 平末端 切割产生的dna片段末端与ecor 切割产生的黏性末端相同 大肠杆菌 e coli t4 解析 1 当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将dna的两条链分别切开时 产生的是黏性末端 而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时 产生的则是平末端 2 为使载体与目的基因相连接 不同的限制酶应切割出相同的黏性末端 它们必须要能识别相同的核苷酸序列 并且使每条链中相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 3 根据酶的来源不同 dna连接酶分为两类 一类是从大肠杆菌中分离得到的 称为e colidna连接酶 另一类是从t4噬菌体中分离出来的 称为t4dna连接酶 载体上标记基因的标记原理载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因 目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力 当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后 抗性基因在受体细胞内表达 使受体细胞能够抵抗相应抗生素 所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞 原理如下图所示 拓展 考点2基因工程的基本步骤例2 2015 重庆 下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述 正确的是 a 表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mrna反转录获得b 表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原 起 点c 借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来d 启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用解析 由于胰岛素基因只在胰岛b细胞中表达 因此在肝细胞中无胰岛素基因的转录产物mrna a项错误 胰岛素基因的转录启动于启动子 而不是复制原点 b项错误 抗生素抗性基因可作为标记基因在含有抗生素的培养基中将受体细胞筛选出来 c项正确 终止密码子位于信使rna上 不位于dna上 启动子和终止子均在胰岛素基因的转录过程中起作用 d错误 答案 c 提升一 几种目的基因获取方法的比较 提升二 基因 目的基因和基因文库 1 基因是有遗传效应的dna片段 是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本单位 基因的脱氧核苷酸序列代表遗传信息 2 目的基因是指基因工程操作中需要的外源基因 它是编码某种蛋白质的结构基因 如生物的抗逆性基因 抗虫基因等 3 基因文库 是将含有某种生物不同基因的许多dna片段 导入受体菌的群体中储存 各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因 提升三 构建基因表达载体1 基因表达载体的组成及作用 提升四 基因工程中的几种检测方法 变式2 2014 重庆 下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图 以下相关叙述 正确的是 a 的构建需要限制性核酸内切酶和dna聚合酶参与b 侵染植物细胞后 重组ti质粒整合到 的染色体上c 的染色体上若含抗虫基因 则 就表现出抗虫性状d 只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 d 解析 构建基因表达载体需要限制酶和dna连接酶 a错误 侵染植物细胞后 重组ti质粒上的t dna整合到 的染色体上 b错误 染色体上含有目的基因 但目的基因也可能不能转录或者不能翻译 或者表达的蛋白质