高中三年级生物选修3复习课件.ppt

综合分析近几年各地高考理综试题生物部分 本专题有以下高考命题规律 1 命题内容 基因工程的基本工具 基本操作程序 基因工程的应用 2 命题形式 有选择题和非选择题两种题型 3 命题思路 三种基本工具的作用及基因工程程序操作步骤是考试的热点 本部分可结合必修内容进行考查 同时也容易和胚胎工程 细胞工程一起进行综合考查 4 命题趋势 基因诊断 基因治疗 基因产品是生命研究的热点和前沿之一 是社会关注的焦点和热点 从如何获取目的基因 到基因表达载体的构建 及如何导入受体细胞 包括最后的检测与鉴定 是基因工程的完整过程 也是命题点所在 根据近几年高考命题特点和规律 本专题的复习备考策略如下 1 知识方面 掌握三种工具的作用特点和基本操作程序 了解基因工程的应用和蛋白质工程的过程 2 能力方面 能够将本节内容同必修2和选修3的其他内容综合理解和联系起来 一 基因工程基因工程又叫做DNA重组技术 是指按照人们的愿望 进行严格的设计 通过体外DNA重组技术和转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 二 基因工程的基本工具1 分子手术刀 限制性核酸内切酶 限制酶 1 功能 识别特定的核苷酸序列 切断磷酸二酯键 2 结果 形成两种末端 即黏性末端和平末端 2 分子缝合针 DNA连接酶 1 类型 E coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 2 作用 连接两个DNA片段的末端 形成磷酸二酯键 3 分子运输车 载体 1 质粒的本质 小型环状的DNA分子 2 具备条件 具有一至多个限制酶切割位点 具有标记基因 在受体细胞中复制并稳定保存 3 其他载体 最常用的载体是质粒 其他载体有 噬菌体的衍生物 动植物病毒 三 基因工程的基本操作程序1 目的基因的获取 1 从基因文库中提取 基因文库包括基因组文库和部分基因文库 2 利用化学方法直接人工合成 3 利用PCR技术扩增目的基因 2 基因表达载体的构建 一个基因表达载体的组成包括目的基因 启动子 终止子 标记基因 3 将目的基因导入受体细胞 1 导入植物细胞最常用的方法 农杆菌转化法 其次还有基因枪法和花粉管通道法等 2 导入动物细胞最常用的方法 显微注射技术 3 导入微生物细胞常用方法 用感受态细胞法 用Ca2 处理 4 目的基因的检测与鉴定 1 检测DNA上是否插入了目的基因和目的基因是否转录 方法是采用分子杂交技术 2 检测目的基因是否翻译 方法是进行抗原 抗体杂交 3 进行个体生物学水平的鉴定 四 基因工程的应用1 植物基因工程 1 抗虫 抗病 抗逆转基因植物 2 利用转基因改良植物的品质和利用植物生产药物等 2 动物基因工程 1 提高动物生长速度 改善畜产品品质 2 生产药物 乳腺生物反应器 3 基因治疗 体内基因治疗和体外基因治疗 五 蛋白质工程1 目标 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 2 过程 预期蛋白质功能 设计蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到对应的脱氧核苷酸序列 基因工程的理论基础 1 基因拼接的理论基础 1 DNA是主要的遗传物质 2 DNA的基本组成单位都是四种脱氧核糖核苷酸 3 DNA双螺旋结构 2 外源基因表达的理论基础 1 基因是控制生物性状独立遗传的单位 2 遗传信息的传递都遵循中心法则 3 生物界共用一套遗传密码 3 技术支持 基因转移载体的发现 工具酶的发明 DNA体外重组的实现 重组DNA表达实验的成功 基因工程的工具 1 分子手术刀 限制性核酸内切酶 限制酶 1 来源 主要是从原核生物中分离纯化出来的 这种酶在原核生物中的作用是防止外来病原物的侵害 将外源DNA切割保证自身安全 2 作用特点 切割外源DNA 对自身的DNA不起作用 达到保护自身的目的 专一性 能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 3 作用结果 经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式 黏性末端和平末端 4 作用实质 使特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开 2 分子缝合针 DNA连接酶 1 类型 有两种DNA连接酶 E coliDNA连接酶和T 4DNA连接酶 相同点 都缝合磷酸二酯键 区别 2 与DNA聚合酶作用的比较 3 与限制酶的比较 3 分子运输车 载体 1 作用 作为运载工具 将目的基因转移到宿主细胞内 利用载体在宿主细胞内对目的基因大量复制 2 具备的条件 能在受体细胞中复制并稳定保存 具有一至多个限制酶切点 供外源DNA片段插入 具有标记基因 供重组DNA的鉴定和选择 3 种类 最常用的载体是质粒 它是一种裸露的 结构简单的 独立于细菌染色体之外 并具有自我复制能力的双链环状DNA分子 其他载体 噬菌体的衍生物 动植物病毒 基因工程的基本操作程序 1 目的基因的获取 1 直接分离基因 从自然界已有的物种中分离 如从基因组文库中或者cDNA文库中分离 2 人工合成的方法 目前人工合成基因的方法主要有两条途径 逆转录法 以目的基因转录成的信使RNA为模板 反转录成互补的单链DNA 然后在酶的作用下合成双链DNA 从而获得所需要的基因 化学方法合成 已知核苷酸序列的小片段基因 直接利用DNA合成仪用化学方法合成 不需要模板 如人的血红蛋白基因 胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得 3 利用PCR技术扩增目的基因 PCR是一种细胞外扩增DNA片段的技术 叫聚合酶链式反应 原理是利用了DNA的热变性原理 通过控制温度来控制双链的解旋与结合 PCR的反应过程包括 变性 高温下双链DNA在热作用下氢键断裂 形成两条单链DNA 复性 低温两种引物通过碱基互补配对原则与两条单链DNA结合 延伸 中温条件下 在 TaqDNA聚合酶的作用下 以四种脱氧核糖核苷酸为原料 根据碱基互补配对原则 合成DNA新链 2 基因表达载体的构建 1 基因表达载体的组成 目的基因 启动子 终止子 标记基因 2 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 1 分子水平的检测 导入检测 DNA分子杂交技术 即使用放射性同素标记的含目的基因的DNA片段作为探针检测 2 个体生物学水平的鉴定 对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验 5 用基因工程的方法 使大肠杆菌生产出鼠的 珠蛋白 1 从小鼠中克隆出 珠蛋白基因的编码序列 cDNA 2 将cDNA连接上在大肠杆菌中可以适用的启动子 另外加上抗四环素基因 构建成一个表达载体 3 将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中 然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌 如果表达载体未进入大肠杆菌中 大肠杆菌会因不含有抗四环素基因而死掉 如果培养基上长出大肠杆菌菌落 则表明 珠蛋白基因已进入其中 4 培养进入了 珠蛋白基因的大肠杆菌 收集菌体 破碎后从中提取 珠蛋白 农杆菌是一种在土壤中生活的微生物 能在自然条件下感染植物 因而在植物基因工程中得到了广泛的运用 如图为农杆菌转化法的示意图 试回答下列问题 1 一般农杆菌不能感染的植物是单子叶植物 可感染双子叶植物和裸子植物 利用其感染性 可实现将目的基因导入到植物细胞 真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上的是农杆菌T DNA片段 因此目的基因必须插入到该部位才能成功转移 2 根据T DNA这一转移特点 可以推测该DNA片段可控制合成DNA连接酶 限制酶 才能实现与双子叶植物细胞染色体DNA的整合 3 植物细胞受伤后可产生酚类物质 促进农杆菌向植物细胞转移 1 单子叶植物将目的基因导入到植物细胞染色体的DNAT DNA片段 内部 2 DNA连接酶 限制酶 3 酚 4 植物组织培养 5 基因枪法 花粉管通道法 4 d过程涉及的生物学技术是植物组织培养 通过脱分化 再分化 最终形成完整的植物体 5 植物基因工程中除了农杆菌转化法之外 还可采用基因枪法和花粉管通道法等 基因工程的应用 1 植物基因工程应用 2 动物基因工程应用 3 基因治疗 4 乳腺生物反应器与微生物生产的比较 a 如果工程菌为原核生物 因其没有内质网 高尔基体 所以不能生产糖蛋白类物质 b 基因治疗能从根本上治疗遗传病 不能治疗传染病 但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理 只处于初期的试验阶段 c 乳腺生物反应器受生物性别的限制 但从动物的尿液中提取的目的基因产物则不受性别限制 5 蛋白质工程 下列关于基因工程应用的叙述 正确的是 A 我国的转基因抗虫棉转入的抗虫基因是Bt毒蛋白基因 B 利用乳腺生物反应器能够获得一些重要医药产品 如人的血清白蛋白 这是因为将人的血清白蛋白基因转入了动物的乳腺细胞中 C 由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用 D 为培育成抗除草剂的作物新品种 导入抗除草剂基因