【优化方案】江苏专用高考生物总复习 第1章基因工程课件 苏教版选修3.ppt

第1章基因工程 高频考点突破 命题视角剖析 基础自主梳理 即时达标训练 第1章基因工程 基础自主梳理 一 基因工程的概述1 基因操作的工具 1 概念 基因工程又叫做基因拼接技术或 是指在生物体外 通过对dna分子进行人工 剪切 和 拼接 对生物的基因进行改造和重新组合 然后导入受体细胞内并使重组基因在 内表达 产生出人类所需要的基因产物的技术 可实现对生物性状的 改造 dna重组技术 受体细胞 定向 2 分子手术刀 限制性核酸内切酶 主要存在于 中 作用 识别特定的 并能在特定的切点上切割dna分子 特点 具有特异性 3 基因的针线 dna连接酶 它连接的部位是 和 之间的化学键 4 基因的运载工具 载体 微生物 核苷酸序列 脱氧核糖 磷酸 作为载体的条件a 能够在宿主细胞中 并稳定的保存 b 具有多个限制性核酸内切酶切点 以便与 基因连接 c 具有某些 基因 便于进行筛选 复制 外源 标记 运用a 常用的运载体有 和动植物病毒 b 最常用的是 其化学本质是 2 基因操作的基本步骤 1 提取目的基因 质粒 噬菌体 大肠杆菌质粒 环状dna分子 2 目的基因和载体结合 用同一种限制性核酸内切酶切割质粒的目的基因 用dna连接酶将黏性末端连接形成 3 将目的基因导入 4 筛选出获得 的受体细胞 5 培养受体细胞并诱导目的基因表达 重组dna分子 受体细胞 目的基因 二 基因工程的应用1 应用及举例 1 基因工程与医药卫生 生产基因工程药品 如胰岛素 干扰素和乙肝疫苗等 基因诊断 如用 检测肝炎病毒 诊断遗传病等 基因治疗 是指把健康的 导入有基因缺陷的细胞中 达到治疗疾病的目的 基因探针 外源基因 2 基因工程与农牧业及食品工业 农业 获得高产 稳产且具有优良品质的农作物 培养 的作物新品种 畜牧业 获得人们所需要的具有优良品质的 利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达 食品工业 为人类开辟新的食物来源 具有抗逆性 转基因动物 3 基因工程与环境保护 环境监测 环境净化 2 转基因生物 1 概念 是指利用基因工程技术导入 培育出的 能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物 2 优点 打破常规育种难以突破的 外源基因 物种不亲和性 3 安全性 食品安全性 生态安全性 对人体健康的影响 生物武器的危害性 利用具有强大的感染力和致病力的微生物或培育出新的毒性更强的微生物 制造武器 针对某一种族人群基因组特征制造的生物武器 可杀伤预想中的特定对象 思考感悟转基因牛与正常牛相比最大的特点是什么 提示 转基因牛与正常牛相比最大的特点是在基因组中含有外源的基因 从而具有正常牛没有的性状 三 蛋白质工程1 要点 1 前提 了解蛋白质的结构与功能关系 2 关键技术 3 核心技术 基因定点诱变技术 4 目的 定向地改造或创造自然界不存在的 基因工程 蛋白质 2 类型 1 大改 目标是设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质 2 中改 指在蛋白质中替代某一个 或一个 3 小改 指通过基因工程中的定点诱变技术 有目的地改造蛋白质中某活性部位的 氨基酸 肽段 特定结构域 1个或几个 3 技术过程 4 应用 1 工业 改造酶的结构 有目的提高酶的热稳定性 2 医药 鼠 人嵌合抗体 单体速效胰岛素 3 环境保护 高频考点突破 1 限制性核酸内切酶 1 分布 来源 该酶主要分布在微生物 细菌和霉菌 中 2 化学本质 蛋白质 3 作用 有催化作用 用于dna的切割 获取目的基因和运载体的切割 4 特性 特异性 即限制性核酸内切酶识别特定的脱氧核苷酸序列 切割特定位点 5 切割方式 错切 产生两个相同的黏性末端 平切 形成无黏性末端的平口 6 要点提示 切割的化学键为磷酸二酯键 在切割目的基因和运载体时要求用同一种限制性核酸内切酶 目的是产生相同的黏性末端 将一个基因从dna分子上切割下来 需要2个限制性核酸内切酶 同时产生4个黏性末端 不同dna分子用同一种限制性核酸内切酶切割产生的黏性末端都相同 同一个dna分子用不同的限制性核酸内切酶产生的黏性末端不相同 2 dna连接酶 1 作用 将双链dna片段 缝合 起来 恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键 2 种类 e colidna连接酶和t4dna连接酶 前一种连接酶只能连接黏性末端 不能连接平末端 后一种连接酶两种末端都可连接 但连接平末端效率较低 3 dna连接酶与dna聚合酶的比较 dna聚合酶是以一条dna链为模板 将单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的dna链 而dna连接酶是将dna双链上的两个缺口同时连接起来 因此 dna连接酶不需要模板 4 限制性核酸内切酶和dna连接酶的区别与联系 即时应用 随学随练 轻松夺冠 1 依据下图dna分子片段 有关酶作用机制的说法正确的是 a 限制性核酸内切酶可作用于 处b 解旋酶作用于 处c dna连接酶作用于 处d 获取目的基因要同时使用解旋酶和限制性核酸内切酶解析 选b 注意识别图示dna结构各部位的结构实质 注意限制性核酸内切酶的作用是特定的 如果作用于ga之间的磷酸二酯键 则在dna的两条链中均在ga之间切割 所以a选项错误 解旋酶作用的部位是每个碱基对之间的氢键 即时应用 随学随练 轻松夺冠 2 2011年南京高三第一次测试 科学家在某种植物中找到了抗枯萎的基因 并以质粒为载体 采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种 下列有关说法正确的是 a 质粒是最常用的载体之一 它仅存在于原核细胞中b 将抗枯萎基因连接到质粒上 用到的工具酶仅是dna连接酶 c 用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株不能表现出抗枯萎性状d 通过该方法获得的抗枯萎病金茶花 产生的配子不一定含抗枯萎病基因 解析 选d 质粒在某些真核细胞中也有 如酵母菌 将目的基因连接到质粒上 要用到dna连接酶 在连接之前要用同一种限制酶处理以得到相同的黏性末端 植物的体细胞都具有全能性 因此都可以作为受体细胞 由于重组质粒只结合在某条染色体上 因此有的配子就没有目的基因 1 获得目的基因这是基因操作的第一步 目的是取得人们所需要的特定基因 2 制备重组dna分子该过程实质上是不同来源的dna重新组合的过程 其过程如下 3 转化受体细胞转化的实质是目的基因整合到受体细胞基因组中 4 筛选出获得目的基因的受体细胞 5 培养受体细胞并诱导目的基因的表达 即时应用 随学随练 轻松夺冠 3 2011年江苏高三调查 将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个 融合基因 再将该融合基因转入真核生物细胞内 表达出的蛋白质就会带有绿色荧光 下列关于该过程的叙述中 正确的是 多选 a 可以采用两种或两种以上的限制性内切酶分别同时切割运载体和含目的基因的dnab 构建的基因表达载体可以让目的基因进入受体细胞而不被受体细胞内核酸酶降解c 导入受体细胞内的 融合基因 可视为一个独立的遗传单位d 利用该技术可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布 解析 选abcd 可以采用两种或两种以上的限制性内切酶分别同时切割运载体和含目的基因的dna 只要能切出相同的黏性末端并可以对应连接就行 所以a选项正确 构建的基因表达载体中的动载体有自主复制的能力 因此导入受体细胞内的 融合基因 可视为一个独立的遗传单位 还可以不被受体细胞内核酸酶降解 因此b c选项正确 绿色荧光可以被仪器检测到 从而达到追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布的目的 因此d选项正确 1 蛋白质工程概念的理解 2 蛋白质工程与基因工程的比较 即时应用 随学随练 轻松夺冠 4 胰岛素可以用于治疗糖尿病 但是胰岛素被注射到人体后会堆积在皮下 要经过较长的时间才能进入血液 而进入血液的胰岛素又容易分解 因此治疗效果受到影响 如图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程 请据图回答有关问题 1 构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键 图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 2 图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么 3 新的胰岛素基因与载体 质粒 结合过程中需要限制性核酸内切酶和dna连接酶 已知限制性核酸内切酶i的识别序列和切点是 g gatcc 请画出质粒被限制性核酸内切酶i切割后所形成的黏性末端 dna连接酶对所连接的dna两端碱基序列是否有专一性要求 4 若将含有新的胰岛素基因的重组dna分子导入植物细胞中 最常用的有效做法是 5 若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素 需用到的生物工程有 和发酵工程 6 下列关于蛋白质工程的说法错误的是 a 蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构 使之更加符合人类需要b 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c 蛋白质工程能生产自然界中不曾存在的新型蛋白质分子d 蛋白质工程与基因工程密不可分 又称为第二代基因工程 解析 蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质功能的特定需求 对蛋白质结构进行分子设计 因此图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素即速效胰岛素的功能 合成的目的基因应与载体构建成基因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达 利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的新的胰岛素 需要对原有的胰岛素进行改造 根据新的胰岛素中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核糖核苷酸序列 再人工合成新的胰岛素基因 形成目的基因 改造好的目的基因需要通过基因工程来生产基因产物 并且在生产过程中需要借助工程菌 所以还需要进行发酵 因此该过程涉及蛋白质工程 基因工程和发酵工程 答案 1 蛋白质的预期功能 2 根据新的胰岛素中氨基酸的序列 推测出其基因中的脱氧核糖核苷酸序列 然后利用dna合成仪来合成新的胰岛素基因 3 4 农杆菌介导转化技术 5 蛋白质工程基因工程 6 b 命题视角剖析 基因工程的工具 酶与载体制备重组dna分子过程中 为了保证目的基因与载体结合 需要用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体 2011年陕西汉中模拟 胰岛素是治疗糖尿病的重要药物 如图是基因工程技术生产胰岛素的操作过程示意图 请据图回答 1 完成过程 必需的酶分别是 2 在利用a b获得c的过程中 必须用 切割a和b 使它们产生相同的 再加入 才可形成c 3 取自大肠杆菌的物质b 在基因工程中起 作用 必须具备的两个条件是 4 图中的d是基因工程中的 细胞 能作为这种细胞的有 等 尝试解答 1 逆转录酶解旋酶 2 同一种限制性核酸内切酶黏性末端dna连接酶 3 载体具有标记基因和能够在宿主细胞中复制并稳定保存 4 受体大肠杆菌 枯草杆菌 酵母菌和动植物细胞 解析 1 过程 为由单链rna到双链dna的过程 为逆转录 需要逆转录酶的催化 过程 是dna由双链解旋变成单链 这个过程需要解旋酶 2 a为目的基因 b为载体 只有用同一种限制性核酸内切酶切出相同的黏性末端 然后在dna连接酶的作用下才能相互结合 3 从大肠杆菌中提取的b为质粒 在基因工程中可以起到载体的作用 必须具备具有标记基因和能够在宿主细胞中复制并稳定保存的两个条件 4 常用的受体细胞是大肠杆菌 枯草杆菌 酵母菌和动植物细胞 基因工程的应用 2010年高考天津卷 下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线 图中tetr表示四环素抗性基因 ampr表示氨苄青霉素抗性基因 bamhi hind smai直线所示为三种限制酶的酶切位点 据图回答 1 图中将人乳铁蛋白基因插入载体 需用 限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因 筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含 的培养基上进行 2 能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是 填字母代号 a 启动子b tetrc 复制原点d ampr 3 过程 可采用的操作方法是 填字母代号 a 农杆菌转化b 大肠杆菌转化c 显微注射d 细胞整合 4 过程 采用的生物技术是 5 对早期胚胎进行切割 经过程 可获得多个新个体 这利用了细胞的 性 6 为检测人乳铁蛋白是否成功表达 可采用 填字母代号 技术 a 核酸分子杂交b 基因序列分析c 抗原 抗体杂交d pcr 尝试解答 1 hind 和bamh 氨苄青霉素 2 a 3 c 4 胚胎移植技术 5 全能 6 c 解析 1 基因表达载体的构建过程中 将目的基因导入受体细胞之前 要用同一种限制性内切酶切割目的基因和载体 从图中可以看出 在目的基因和载体中都有hind 和bamh 限制酶的切割位点 因此要用hind 和bamh 限制酶同时切割载体和人乳铁蛋白基因 载体切割后四环素抗性基因被破坏 因此筛选时要在含氨苄青霉素的培养基上进行 2 启动子是一段有特殊序列的dna片段 位于目的基因的首段 它是rna聚合酶识别和结合的部位 在启动子存在时才能驱动基因转录出mrna 最终获得所需要的蛋白质 3 将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法 将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术 4 过程 是将早期胚胎移入受体母牛体内 用到的技术是胚胎移植技术 5 胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎等分 经移植后获得同卵双胎或多胎的技术 可以看做动物无性繁殖或克隆的方法 利用了细胞的全能性 6 检测目的基因是否翻译成蛋白质 需要用相应的抗体进行抗原 抗体杂交 其他三项技术检测的对象都是核酸 对 基因诊断 和 基因治疗 概念及应用辨析不清1 基因诊断基因诊断是用放射性同位素 如32p 荧光分子等标记的dna分子做探针 利用