2016届《导与练》一轮复习高效信息化课堂第40讲基因工程.ppt

第十一单元现代生物科技专题第40讲基因工程 最新考纲 1 基因工程的诞生 2 基因工程的原理及技术 3 基因工程的应用 4 蛋白质工程 考点突破 知识梳理 知识梳理 温故串知重温教材夯实基础 一 基因工程的概念及基本工具1 基因工程的概念 目的基因 基因重组 分子水平 符合人们需要的新的生物类型和生物产品 远缘杂交不亲和的障碍 定向改造生物性状 2 基因工程的基本操作工具 1 限制性核酸内切酶 分子手术刀 来源 主要是从中分离纯化出来的 特点 能够识别双链DNA分子的某种 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开 结果 产生或 2 DNA连接酶 分子缝合针 作用 将切下来的拼接成新的DNA分子 原核生物 特定核苷酸序列 磷酸二酯键 黏性末端 平末端 DNA片段 3 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 种类 噬菌体的衍生物 动植物病毒等 质粒 思维激活 限制酶主要存在于原核生物中 它有什么意义 提示 限制酶在原核生物中主要是切割外源DNA 使之失效 从而达到保护自己的目的 二 基因工程的基本操作程序 目的基因的获取 基因表达载体构建 将重组DNA分子导入受体细胞 目的基因的 检测与鉴定 三 基因工程的应用 判一判 1 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 2 基因工程药物主要来源于转基因动物生产 3 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 4 由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用 四 蛋白质工程1 概念理解 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 满足人类的生产和生活的需求 2 操作过程从预期的出发 设计预期的 推测应有的 找到相对应的 基因 基因表达 产生需要的蛋白质 基因修饰 新的蛋白质 蛋白质功能 蛋白质结构 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列 建网络图 考点突破 悟法提能核心归纳重点突破 基因工程的工具 考点一 1 与DNA分子相关的酶 1 五种DNA相关酶的比较 剖析考点 2 限制酶与DNA连接酶的关系 2 载体的作用和条件 1 作用 作为运载工具 将目的基因转移到宿主细胞内 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制 2 具备的条件 典例1 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 AATTC GG CTTAA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 常采用技术扩增 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 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 黏性末端和平末端 2 为了保证目的基因与运载体相连 用另一种限制酶切割含目的基因的DNA后形成的黏性末端必须与EcoR 切割形成的黏性末端相同 3 DNA连接酶有E coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类 4 反转录的模板是mRNA 产物是DNA 大量扩增反转录产物常采用PCR技术 5 在基因工程中使用的运载体除质粒外 还有 噬菌体的衍生物 动植物病毒等 6 经Ca2 处理后的大肠杆菌易吸收周围环境中的DNA分子 答案 1 黏性末端平末端 2 切割产生的DNA片段末端与EcoR 切割产生的相同 3 E coliT4 4 mRNA 或RNA cDNA 或DNA PCR 5 噬菌体的衍生物动植物病毒 6 未处理的大肠杆菌吸收质粒 外源DNA 的能力极弱 延伸拓展 1 获取目的基因和切割载体时使用同一种限制酶的原因是什么 提示 目的是产生相同的黏性末端或平末端 2 原核细胞中限制酶为什么不切割自身的DNA 提示 原核细胞中不存在该酶的识别序列或识别序别已被修饰 误区1误认为载体 膜载体点拨 基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同 基因工程中的载体是质粒或动植物病毒等 能将目的基因导入受体细胞内 膜载体是蛋白质 与细胞膜的选择透过性有关 误区2误认为DNA连接酶起作用时需要模板点拨 DNA连接酶是把两个具有相同末端的DNA片段通过磷酸二酯键连接起来 该过程不需要模板 走出误区 跟踪演练1 下列有关基因工程和酶的相关叙述 正确的是 A 同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒 因此不具备专一性B 载体的化学本质与载体蛋白相同C 限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸D DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键解析 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定的切点上切割DNA分子 因此具有专一性 载体有质粒 噬菌体的衍生物和动植物病毒等 成分为DNA 载体蛋白的化学本质是蛋白质 烟草花叶病毒的核酸为RNA 限制酶不能切割它 DNA连接酶可催化DNA片段间磷酸二酯键的形成 C 考点二基因工程的基本操作程序 剖析考点 1 目的基因的获取 1 直接分离法 从自然界已有的物种中分离 如从基因组文库或cDNA文库中获取 2 人工合成目的基因 如果基因比较小 核苷酸序列又已知 可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 以RNA为模板 在逆转录酶的作用下人工合成 3 通过PCR技术扩增目的基因利用DNA复制的原理在体外特异性的复制某DNA片段以获得大量的目的基因 2 基因表达载体的构建 1 基因表达载体的组成 启动子 一段有特殊结构的DNA片段 位于基因的首端 它是RNA聚合酶识别 结合的部位 终止子 一段有特殊结构的DNA短片段 位于基因的尾端 作用是使转录过程停止 标记基因 一般为抗生素抗性基因或荧光基因等 其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因 目的基因是否导入成功 2 基因表达载体的构建方法 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 典例2 2014 海南卷 下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内 制备 工程菌 的示意图 据图回答 1 获得A有两条途径 一是以A的mRNA为模板 在酶的催化下 合成互补的单链DNA 然后在的作用下合成双链DNA 从而获得所需基因 二是根据目标蛋白质的序列 推测出相应的mRNA序列 然后按照碱基互补配对原则 推测其DNA的序列 再通过化学方法合成所需基因 2 利用PCR技术扩增DNA时 需要在反应体系中添加的有机物质有 4种脱氧核苷酸三磷酸和耐热性的DNA聚合酶 扩增过程可以在PCR扩增仪中完成 3 由A和载体B拼接形成的C通常称为 4 在基因工程中 常用Ca2 处理D 其目的是 解析 1 利用逆转录法合成目的基因的过程是以mRNA为模板 在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA 然后在DNA聚合酶作用下 合成双链DNA分子 根据蛋白质工程合成目的基因的过程是根据目标蛋白质的氨基酸序列 推测相应的mRNA序列 然后按照碱基互补配对原则 推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序 通过化学方法合成 2 PCR过程中需要酶 底物 模板 引物和能量等条件 3 目的基因和运载体结合 形成基因表达载体 4 利用大肠杆菌做受体细胞时 需要先用Ca2 处理 使之成为感受态细胞 有利于吸收重组DNA分子 答案 1 逆转录DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸 2 引物 目的基因或A基因 模板 3 基因表达载体 4 使其成为感受态细胞 使大肠杆菌更容易吸收重组DNA分子 延伸拓展 1 构建基因表达载体连接方式唯一吗 提示 目的基因与载体的连接方式有多种 如目的基因 目的基因 目的基因 载体 载体 载体等 2 将目的基因导入受体细胞发生碱基互补配对吗 提示 将目的基因导入受体细胞 没有发生碱基互补配对 基因工程的其他三步中都涉及碱基互补配对 误区误认为启动子 起始密码子 终止子 终止密码子点拨 启动子是位于基因前端的DNA片段 是RNA聚合酶的结合部位 起始密码子是mRNA上的三个相邻碱基序列 作用是启动翻译过程 终止子是位于基因末端的DNA序列 作用是终止转录 终止密码子是mRNA上三个相邻碱基序列 作用是终止翻译过程 走出误区 跟踪演练2 基因工程与蛋白质工程的区别是 A 基因工程需对基因进行分子水平操作 蛋白质工程不对基因进行操作B 基因工程合成的是天然的蛋白质 蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质C 基因工程是分子水平操作 蛋白质工程是细胞水平 或性状水平 D 基因工程完