高考生物一轮复习 第33讲 基因工程课件 浙科版.ppt

选修 a 选修3现代生物科技专题 选修3现代生物科技专题 选修3现代生物科技专题 第33讲基因工程 高考点击1 基因工程的诞生 2 基因工程的原理和技术 3 基因工程的应用 考纲解读1 说出基因工程的含义并指出基因工程的主要内容 说出限制性核酸内切酶的含义及作用特点 说出dna连接酶的作用 简述质粒的含义 特性及其在基因工程中的作用 2 说明基因工程的原理 举例说明基因工程的基本步骤 举例说明筛选含有目的基因的受体细胞的原理 3 举例说出基因工程在遗传育种 疾病治疗与生态环境保护方面的应用 说出基因治疗的基本原理 关注基因工程新进展 一 基因工程的核心及操作工具1 基因工程的核心是 2 基因工程的操作工具有 和载体 构建重组dna分子 限制性核酸内切酶 dna连接酶 1 限制性核酸内切酶能够识别特定的 并在特定的 上进行切割 2 dna连接酶可以将 和 连接在一起 核苷酸序列 位点 外源基因 载体dna 3 质粒是能够 的双链环状dna分子 最常用的质粒是 的质粒 含有 基因 是重组基因导入受体细胞的标志 自主复制 大肠杆菌 抗生素抗性 思考感悟1 处理目的基因和载体的限制酶一般是同一种 你知道是什么原因吗 提示 因为用同一种限制酶处理目的基因和载体可以得到相同的粘性末端 用dna连接酶才可以将它们连接在一起 二 基因工程的操作步骤 化学方法 基因文库 相同的限制性核酸内切酶 dna连接酶 重组dna分子 枯草杆菌 酵母菌 动植物细胞 标记基因 四环素 功能物质 思考感悟2 如何检测目的基因是否导入受体细胞并得以表达 提示 通过检测受体细胞中是否有标记基因 载体上的某些基因如抗生素抗性基因 表达的产物 可以确定目的基因是否导入受体细胞 通过检测受体细胞中是否有目的基因的表达产物 如胰岛素基因可以表达出胰岛素 可以确定目的基因在受体细胞中是否表达 三 基因工程的应用1 基因工程与遗传育种 1 转基因植物 如图为转基因植物育种的操作流程图 2 转基因动物 指转入 的动物 2 基因工程与疾病治疗 1 常见的通过基因工程生产的药品有 干扰素和 等 2 基因治疗指的是向目标细胞中引入 的基因 以纠正或补偿基因的缺陷 达到治病的目的 外源基因 胰岛素 乙型肝炎疫苗 正常功能 3 基因工程与生态环境保护通过基因工程 可以培育出能降解污染物的植物或 细菌 易误警示 1 一般来说 天然载体往往不能满足人类的所有要求 因此 人们根据不同的目的和需要 对某些天然的载体进行人工改造 2 限制性核酸内切酶酶切位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外 这样才能有利于目的基因的检测 即时应用1 2012 金华十校联考 下列有关基因工程的叙述错误的是 a 最常用的载体是大肠杆菌的质粒b 工具酶主要有限制性核酸内切酶和dna连接酶c 该技术人为地增加了生物变异的范围 实现种间遗传物质的交换 d 基本原理是dna具有双螺旋结构以及遗传信息传递和表达方式相同解析 选d 基因的载体可以是质粒 病毒 大肠杆菌的质粒是最常用的基因载体 a正确 基因工程的工具主要有三种 其中属于酶的是限制酶和连接酶 不属于酶的是载体 b正确 基因工程可以克服自然状态下远缘杂交的不亲和性 人为实现种间遗传物质的交换 c正确 基因工程的基本原理是dna重组 d错 2 下表是关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容 正确的组合是 解析 选c 本题考查基因工程中的基本工具与对应名词 供体指的是提供特殊目的基因的生物 剪刀 指的是限制性核酸内切酶 针线 指的是dna连接酶 常见的载体有质粒 噬菌体 动物病毒和植物病毒 受体指的是有待定向改造的大肠杆菌等微生物或者动植物体 1 获取目的基因目的基因的获取途径如下 1 若目的基因的序列是已知的 用化学方法合成目的基因 如胰岛素基因 用聚合酶链式反应 pcr 扩增目的基因 2 若目的基因的核苷酸序列是未知的 建立一个包括目的基因在内的基因文库 把dna分子的所有基因都包括在这个基因文库里面 再从基因文库中找到目的基因 2 形成重组dna分子 一般采用同一种限制性核酸内切酶切割质粒和目的基因 以获得相同的粘性末端 以利于形成重组dna分子 但用不同的限制性核酸内切酶处理也可以获得相同的粘性末端 甚至用不同限制性核酸内切酶处理获得的不同粘性末端也可形成重组dna分子 3 将重组dna分子导入受体细胞 1 常用的受体细胞 大肠杆菌 枯草杆菌 酵母菌和动植物细胞等 2 导入方法 易误警示 1 以植物细胞作为受体细胞可采用体细胞 经植物组织培养获得转基因植物 原理是植物细胞的全能性 2 要获得转基因动物一般只能以动物受精卵作为受体细胞 因为动物体细胞不能表达全能性 但也可采用核移植后获得的重组细胞作为受体细胞 培养获得转基因克隆动物 3 原核细胞作为受体细胞不能对分泌蛋白 如人胰岛素等 进行加工 可以考虑以酵母菌等作为受体细胞 4 筛选含有目的基因的受体细胞 1 筛选原因 由于并非所有的细胞都接纳了重组dna分子 因此为了获得含目的基因的受体细胞有必要进行筛选 2 筛选方法 使用选择培养基培养受体细胞 由于载体上含有标记基因 如抗生素抗性基因 故可依此制备特定选择培养基 如加入相应抗生素 以筛选含目的基因的受体细胞 如质粒上有四环素的抗性基因 含这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培养基上 生长 而没有接纳重组dna分子的细胞 则不能在这种培养基上生长 如此 便可筛选到含重组dna分子的受体细胞 易误警示一般通过标记基因筛选含有目的基因的受体细胞 还可以通过以下方法检测和筛选 1 对转基因生物的染色体dna上是否插入目的基因进行检测筛选 方法是采用dna分子杂交技术 2 对目的基因是否转录形成mrna进行检测筛选 方法是用标记的目的基因作探针与mrna杂交 核酸分子杂交法 3 对目的基因是否翻译成蛋白质进行检测筛选 方法是从转基因生物中提取蛋白质 用相应的抗体进行抗原 抗体杂交法或在个体水平检测是否产生相应性状 5 目的基因的表达目的基因在宿主细胞中表达 产生人们需要的功能物质 如转入了人胰岛素原基因的大肠杆菌 可以合成人胰岛素原 经进一步加工后可获得具生物活性的胰岛素 易误警示由于不同生物间密码子具通用性 故目的基因在受体细胞中表达产生的蛋白质 仍属天然蛋白质 并不是新蛋白质 即时应用3 甲 乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法 下列叙述错误的是 a 甲方法可建立该细菌的基因文库b 乙方法可用于人工合成基因c 甲方法要以脱氧核苷酸为原料d 乙方法需要逆转录酶参与解析 选c 获取目的基因的方法有从基因文库中获取目的基因 利用pcr技术扩增目的基因以及人工合成目的基因 基因文库是一个生物体的基因组dna用限制性内切酶部分酶切后 将酶切片段插入到载体dna分子中 所有这些插入了基因组dna片段的载体分子的集合体 将包含这个生物体的整个基因组 也就是构成了这个生物体的基因文库 由此可知甲方法可建立该细 菌的基因文库 需限制性内切酶 而不需要脱氧核苷酸为原料 乙方法用于人工合成基因 属于逆转录法 需要逆转录酶参与 4 基因工程的基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定和高效地表达 下列关于基因工程的基本操作中 错误的是 a 用化学方法合成目的基因的条件是知道目的基因的核苷酸序列 b 目的基因与载体dna连接必须利用的工具酶是dna聚合酶c 若用大肠杆菌作为宿主细胞 通常用氯化钙处理大肠杆菌 目的是使重组质粒顺利进入d 筛选含有目的基因的受体细胞 必须根据载体dna上的特定基因来确定培养基 解析 选b 化学合成法合成目的基因主要适用于已知核苷酸序列的 分子量较小的目的基因 目的基因与载体结合必须用同种限制性内切酶切割目的基因 然后用dna连接酶连接 用氯化钙处理细菌 增大了细胞的通透性 以促进重组质粒顺利进入细胞 根据质粒上的标记基因来检测目的基因是否进入受体细胞 特别提醒 1 筛选含目的基因的受体细胞时 根据载体上的标记基因进行筛选 2 动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质 而不是为了产生体型巨大的个体 即时应用5 如图是用基因工程技术培育抗棉铃虫的转基因棉花过程 下列有关该过程叙述错误的是 a 抗虫基因的表达产物为多肽b 抗虫基因的插入一般不会改变受体细胞的染色体结构c 受体细胞除去细胞壁更利于基因的导入d 通过ti质粒上的抗性基因筛选试管苗 解析 选d 抗虫基因表达产物为多肽 抗虫基因插入受体细胞后 染色体结构一般不变 植物细胞壁的存在对目的基因进入受体细胞起一定阻碍作用 ti质粒上的抗性基因用于检测目的基因是否导入受体细胞 用于筛选含目的基因的受体细胞 6 如图表示一种转基因鼠的培育过程 下列有关叙述正确的是 多选 a 该过程中目的基因的受体细胞是胚胎干细胞b 转基因细胞导入的部位应该是内细胞团c 该项技术不会引起伦理 道德 安全性等方面的问题d 转基因鼠通过自由交配后可以获得纯种转基因鼠 解析 选abd 从题图中可以看出 转基因细胞被直接注射到囊胚中 由此可以联想到 转基因细胞 应该取自囊胚时期的细胞 故a正确 内细胞团将来能发育成胎儿的各种组织 故转基因细胞导入的部位应该是内细胞团 这样转基因细胞可以随内细胞团一起分裂 分化 故b正确 若此项技术运用于人类 则会引起伦理 道德 安全性等方面的问题 故c错 转基因鼠自由交配时 不同个体中的外源基因集中到一个个体 从而形成纯种转基因鼠 故d正确 基因工程的操作过程 2011 高考海南卷 回答有关基因工程的问题 1 构建基因工程表达载体时 用不同类型的限制酶切割dna后 可能产生粘性末端 也可能产生 末端 若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接 则应选择能使二者产生 相同 不同 粘性末端的限制酶 2 利用大肠杆菌生产人胰岛素时 构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等 其中启动子的作用是 在用表达载体转化大肠杆菌时 常用 处理大肠杆菌 以利于表达载体进入 为了检测胰岛素基因是否转录出了mrna 可用标记的胰岛素基因片段作探针与mrna杂交 该杂交技术称为 为了检测胰岛素基因转录的mrna是否翻译成 常用抗原 抗体杂交技术 3 如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞 先要将目的基因插入农杆菌ti质粒的 中 然后用该农杆菌感染植物细胞 通过dna重组将目的基因插入植物细胞的 上 解析 1 dna分子经限制酶切割产生的dna片段末端通常有两种形式 粘性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将dna切开时 产生的是粘性末端 而当限制酶在它识别序列的中心轴线切开时 产生的是平末端 要使目的基因和质粒直接进行连接 应使用同种限制酶切割目的基因和质粒 使二者产生相同的粘性末端 2 一个基因表达载体的组成 除含有目的基因外 还必须有启动子 终止子和标记基因 启动子是一段有特殊结构的dna片段 位于基因首端 是rna聚合酶识别和结合部位 可以驱动目的基因转录出mrna 在用表达载体转化大肠杆菌时 为便于表达载体进入 常用cacl2处理大肠杆菌 要检测目的基因是否转录出对应的mrna 可采用分子杂交技术 即用目的基因片段作探针 与mrna杂交 如果显示出杂交带 则表明目的基因转录出了mrna 3 运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时 要先将目的基因插入农杆菌ti质粒的t dna中 然后使该农杆菌感染植物细胞 通过dna重组将目的基因插入到植物细胞的染色体dna上 答案 1 平相同 2 驱动胰岛素基因转录出mrnacacl2溶液 或ca2 分子杂交技术蛋白质 3 t dna染色体dna 易混淆的几种酶如图为dna分子的某一片段 其中 分别表示某种酶的作用部位 则相应的酶依次是 a dna连接酶 限制酶 解旋酶b 限制酶 解旋酶 dna连接酶c 解旋酶 限制酶 dna连接酶d 限制酶 dna连接酶 解旋酶 解析 限制酶 dna连接酶的作用部位为磷酸二酯键 解旋酶的作用部位在氢键 答案 c 纠错笔记五种酶的比较 对 基因诊断 和 基因治疗 概念及应用辨析不清下列关于基因工程应用的叙述 正确的是 a 基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因b 基因诊断的基本原理是dna分子杂交c 一种基因探针能检测水体中的各种病毒 d 利用基因工程生产乙肝疫苗时 目的基因存在于人体b淋巴细胞的dna中 解析 基因治疗是用正常基因取代或修补病人细胞中有缺陷的基因 从而达到治疗疾病的