高考生物大一轮复习 现代生物科技专题 第1讲 基因工程课件（选修3）.pptVIP

选修3现代生物科技专题 第1讲基因工程 一 基因工程的概念 基础夯实 知识梳理 dna重组 生物体外 dna分子 拼接 导入 基因产物 定向改造 二 dna重组技术的基本工具1 限制性核酸内切酶 简称 限制酶 1 来源 主要是从 生物中分离纯化出来的 2 作用 识别双链dna分子的某种特定 并使每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 或平末端 原核 核苷酸序列 黏性末端 2 dna连接酶 大肠杆菌 黏性末端和平末端 质粒 限制酶切割位点 标记基因 三 基因工程的操作程序 pcr技术 启动子 标记基因 农杆菌转化法 显微注射 dna分子杂交 分子杂交技术 抗原 抗体杂交 四 基因工程的应用 抗逆 器官移植 五 蛋白质工程1 蛋白质工程的概念 1 基础 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 2 操作 或基因合成 3 结果 改造了现有蛋白质或制造出 4 目的 根据人们对蛋白质功能的特定需求 对 进行分子设计 基因修饰 新的蛋白质 蛋白质结构 功能 蛋白 质结构 氨 基酸序列 脱氧核 苷酸序列 1 以下关于基因工程的操作工具的说法正确的是 a 所有的限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列b 质粒是基因工程中唯一的载体c 载体必须具备的条件之一是 具有多个限制性核酸内切酶切点 以便与外源基因连接d dna连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键 答案 c 自练自测 解析 每一种限制性核酸内切酶只能识别一种 或者一类 特定的核苷酸序列 不同的限制性核酸内切酶所识别的核苷酸序列不同 质粒是常用的载体 但不是唯一的载体 dna连接酶连接的是两个被同一限制性核酸内切酶切割的dna片段的切口 形成磷酸二酯键 2 下列关于基因工程的叙述 错误的是 a 目的基因和受体细胞均可来自动 植物或微生物b 限制性核酸内切酶和dna连接酶是两类常用的工具酶c 人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性d 载体上的抗性基因有利于筛选含重组dna的细胞和促进目的基因的表达 答案 d 解析 基因工程中的目的基因来源于自然界中的含有目的性状的一切生物 可以是动物 植物 也可以是真菌 细菌 还可以是人等 在基因工程中获取目的基因以及将目的基因和载体结合构建基因表达载体必须使用同一种限制酶进行切割 以获得相同的黏性末端 在dna连接酶的作用下 将目的基因和载体连接 构建基因表达载体 人的胰岛素原基因可以在大肠杆菌体内得以表达 但是由于大肠杆菌是原核生物 没有内质网 高尔基体等细胞器的加工 合成的胰岛素原不具有胰岛素的功能 即没有生物活性 标记基因能检测并筛选含重组dna的细胞 但对于目的基因的表达没有影响 3 下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是 a 用限制性核酸内切酶切割一个dna分子中部 获得一个目的基因时 被水解的磷酸二酯键有2个b 限制性核酸内切酶识别序列越短 则该序列在dna中出现的几率就越大c catg 和 g gatcc 序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同d 只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒 才能形成重组质粒 答案 b 解析 切割一个dna分子中部 获得一个目的基因时 被水解的磷酸二酯键有4个 catg 和 g gatcc 序列被限制酶切出的黏性末端碱基数相同 都为4个碱基 只要切割出来的黏性末端的碱基序列相同 都可以被dna连接酶连接 4 关于蛋白质工程的说法 正确的是 a 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作b 蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子c 对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mrna来实现的d 蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的 答案 b 解析 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 通过基因修饰或基因合成 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活的需求 由于基因决定蛋白质 因此 要对蛋白质的结构进行设计改造 还必须从基因入手 与基因工程不同 蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 5 如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤 以下说法错误的是 a 利用含有四环素的培养基可将含 的细菌筛选出来b 是农杆菌 通过步骤 将目的基因导入植株c 可与多个核糖体结合 同时翻译出多种蛋白质d 过程的完成需要限制酶和dna连接酶参与 答案 c 解析 标记基因是四环素抗性基因 如果细菌能在含有四环素的培养基中生长 说明此细菌含有重组质粒 是一条mrna分子 可与多个核糖体结合形成多聚核糖体 但由于翻译的模板是同一个mrna分子 密码子序列相同 故不同的核糖体翻译出的是多个同一种蛋白质 考点精研 基因工程的操作工具 2 切割后产生末端的种类 黏性末端和平末端 黏性末端 是限制酶在它识别序列的中轴线两侧将dna的两条链分别切开时形成的 错位切 如下图所示 平末端 是限制酶在识别序列的中轴线切开时形成的 平切 如下图所示 2 与dna分子相关的酶 1 几种酶的比较 3 根据质粒的特点选择限制酶 所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致 以确保产生相同的黏性末端 质粒作为载体必须具备标记基因等 所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构 如果所选酶的切割位点不是一个 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 3 作为载体的条件及作用 考查基因工程的操作工具1 2015年江苏南通第二次调研测试 下列有关基因工程的叙述 错误的是 a 基因工程可以克服不同物种之间的生殖隔离 实现生物的定向变异b 在同一dna分子中 限制酶的识别序列越长 酶切点出现的概率越大c 基因载体上有一个或多个限制酶的切割位点 供外源dna插入d 以大肠杆菌为受体细胞时 先要用ca2 处理细胞以使其处于感受态 答案 b 解析 基因工程可实现不同物种的dna分子间的拼接 克服了远缘杂交不亲和的障碍 可定向改造生物的性状 在同一dna分子中 限制酶的识别序列越长 酶切点出现的概率越小 基因载体上应具备一个或多个限制酶切点 可以连接一个或多个目的基因 2 根据基因工程的有关知识 回答下列问题 1 限制性核酸内切酶切割dna分子后产生的片段 其末端类型有 和 2 质粒运载体用ecor 切割后产生的片段如下 为使运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核酸内切酶切割 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 4 反转录作用的模板是 产物是 若要在体外获得大量反转录产物 常采用 技术 5 基因工程中除质粒外 和 也可作为运载体 6 若用重组质粒转化大肠杆菌 一般情况下 不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞 原因是 答案 1 平末端黏性末端 2 切割产生的dna片段末端与ecor 切割产生的末端相同 3 t4e coli 4 mrna 或rna cdna 或dna pcr 聚合酶链式反应 5 动植物病毒噬菌体 6 未处理的大肠杆菌吸收质粒 外源dna 的能力极弱 解析 此题考查基因工程应用的相关知识 1 dna分子经限制酶切割产生的dna片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型 2 为使运载体与目的基因相连 应使二者被切割后产生的末端相同 故用另一种限制酶切割产生的末端必须与ecor 切割产生的末端相同 3 根据酶的来源不同 dna连接酶分为e colidna连接酶和t4dna连接酶 4 以rna为模板 合成dna的过程称为逆转录 若要体外获得大量dna分子 可以使用pcr技术 5 在基因工程中 通常利用质粒作为载体 另外噬菌体和动植物病毒也可作为载体 6 大肠杆菌作为受体细胞时 常用ca2 处理 使之成为能吸收周围环境中dna分子的感受态细胞 基因工程的操作过程及蛋白质工程及其与基因工程的关系 2 基因表达载体的构建 1 基因表达载体的组成 2 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 5 蛋白质工程与基因工程的关系 考查基因工程的操作过程 2016年山东文登三模 在培育转基因植物的研究中 卡那霉素抗性基因 kan 常作为标记基因 只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长 如图为获得抗虫棉技术流程 请据图回答 1 基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤 目的基因的获取 将目的基因导入受体细胞 2 a过程需要的酶有 和 3 要把重组质粒导入土壤农杆菌 首先必须用 处理土壤农杆菌 使土壤农杆菌转变为 态 然后将 在缓冲液中混合培养完成转化过程 4 含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后 将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过 c 和 e 如要确保再生植株中含有抗虫基因 可在c过程的培养基中加入 答案 1 基因表达载体的构建目的基因的检测与鉴定 2 限制酶dna连接酶 3 ca2 感受重组质粒和感受态细胞 4 脱分化再分化卡那霉素 解析 1 基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤 目的基因的获取 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 2 基因表达载体构建过程中 需要用同种限制酶切割目的基因和载体 使它们产生相同的黏性末端 再用dna连接酶把这两个dna片2段连接起来 3 农杆菌转化法导入目的基因时 首先必须用ca2 处理土壤农杆菌 使土壤农杆菌转变为感受态 然后将重组质粒和感受态细胞在缓冲液中混合培养完成转化过程 4 植物组织培养过程的关键步骤是脱分化和再分化 含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长 故若要确保再生植株中含有抗虫基因 可在c过程的培养基中加入卡那霉素 考查蛋白质工程的应用现代生物技术并不是各自独立的 而是相互联系 相互渗透的 如图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图 请分析回答下列问题 1 该生产流程中应用到的现代生物技术有 写出其中两种 2 图中a b分别表示 3 为提高培育成功率 进行 过程之前 对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行 检测 对受体动物的处理是用 进行同期发情处理 4 蛋白质工程中 要对蛋白质结构进行设计改造 必须通过基因修饰或基因合成来完成 而不直接改造蛋白质 原因是 答案 1 蛋白质工程 基因工程 胚胎移植技术 任写两种 2 推测应有的氨基酸序列基因表达载体 3 dna 核酸 分子杂交促性腺激素 4 改造后的基因能够遗传 且改造基因易于操作 解析 1 由图分析知该生产流程中应用到的现代生物技术有蛋白质工程 基因工程 胚胎移植技术等 2 图中a b分别表示推测应有的氨基酸序列 基因表达载体 3 为提高培育成功率 进行 过程之前 对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行dna分子杂交 对受体动物的处理是用促性腺激素进行同期发情处理 4 由于改造后的基因能够遗传 且改造基因易于操作 因此蛋白质工程中 要对蛋白质结构进行设计改造 必须通过基因修饰或基因合成来完成 而不直接改造蛋白质 课堂归纳 网控全局 答案 限制性核酸内切酶 基因表达载体 目的