广东省高三生物复习 第13章 第35讲 基因工程课件.ppt

现代生物科技专题 第讲 35 在以往的高考题中 本章的考查常为材料分析题 并且大多数材料都属于当前生命科学研究的热点和前沿 这就要求考生在学习这部分知识的时候多关注相关信息的收集和整理 2010年开始广东地区开始理科综合测试 本章内容的综合性以及与必修本的联系及结合会更强 教师和考生备考时应多注意这个方面的训练 本章知识属于必修模块知识的提升和应用 且本模块都是以工程作为专题的 所以知识点之间的逻辑联系相当紧密 这就要求考生在学习本章时要理清相关工程的实质 并从事物的核心原理上把握知识点之间的逻辑 从而理解知识 形成应用能力和迁移能力 1 限制性内切酶和dna连接酶 1 限制性内切酶只能识别dna分子中特定的 所以通过限制性内切酶形成的dna片段不一定是完整的基因 需要进行 但这些dna片段末端的脱氧核苷酸序列是 这也说明了酶具有性 2 限制性内切酶切出的dna片段有 末端和末端 脱氧核苷酸序列 筛选 相同的 专一性 平 黏性 3 限制性内切酶断裂的是dna分子中 的键 若是从一条dna分子中切出一个完整的基因 那么需要断裂个这样的键 4 dna连接酶连接的是键 磷酸二酯 4 磷酸二酯 2 基因运载体的条件 1 要保证能和目的基因进行连接 所以运载体上必须有 2 运载体的目的是将目的基因导入受体细胞 所以目的基因应当能够在受体细胞中 并且能 以防止重组dna丢失 3 为了方便检测目的基因是否导入受体细胞并表达 运载体最好有存在 多个相应的酶切位点 存在 自我复制 标记基因 3 基因工程的一般操作过程 1 获取目的基因 酶切法a 酶切法首先要求dna分子中有 存在 然后利用将dna分子在特定的酶切位点切成多个dna片段 b 由于限制性内切酶具有专一识别特定的脱氧核苷酸序列的特性 所以切出来的dna片段的末端都是 需要进行 才能得到目的基因 目的基因 限制性内切酶 一样 筛选 利用pcr技术扩增目的基因使用pcr技术的前提是要有 其结果是产生更多的目的基因 原理 人工合成法a 如果知道氨基酸的序列 通过推测计算出来的目的基因的脱氧核苷酸序列可能有好多种 其原因是 b 通过逆转录形成的目的基因的脱氧核苷酸序列具有惟一性 其原因是逆转录的过程中遵循原则 目的基因 dna复制 一种氨基酸对应多种密码子 碱基互补配对 2 基因表达载体的构建 首先用将运载体切出一个具有相同末端的切口 用将目的基因和运载体的末端进行连接 基因表达载体的基本组成为 意义 基因工程的 同一种限制性内切酶 dna连接酶 目的基因 启动子 终止子 标记基因 核心 3 将目的基因导入受体细胞受体细胞不同 导入重组运载体的方法也不同 植物通常使用 动物使用 4 目的基因的检测和鉴定 导入检测使用的是dna探针 其中dna探针的实质是 表达检测既可以检测的产物 也可以检测的产物 农杆菌转化法 显微注射法 dna分子单链 翻译 转录 5 蛋白质工程基因工程原则上只能生产 是蛋白质 蛋白质工程是以的关系作为基础 通过或 对现有的蛋白质进行改造 或者制造出一种新的蛋白质的工程技术 正常基因 自然界中 已经存在的 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能 基因修饰 基因合成 4 基因工程的应用治疗遗传病的有效手段是基因治疗 其实质就是把导入人体内 使其表达的产物发挥功能 从而达到治疗疾病的目的 1 质粒或者运载体作为目的基因导入受体细胞的工具 必须具备下列要求 1 能够在受体细胞中存在 2 能够随着受体细胞dna的复制而复制 3 有特定的酶切位点 能够和目的基因连接 4 通常具有标记基因 便于目的基因的检测和表达 准确把握每种需求的意义是解题的关键 2 限制性核酸内切酶是将dna切成片段 而dna连接酶的作用与之相反 是将多个dna片段连接成一个dna 作用的化学键都是一样的 都是磷酸二酯键 下图示限制酶切割某dna分子的过程 从图中可知 该限制酶能识别的碱基序列及切点是 a cttaag 切点在c和t之间b cttaag 切点在g和a之间c gaattc 切点在g和a之间d gaattc 切点在c和t之间 由题意知 该限制酶识别的核苷酸序列是gaattc 专一切点是g和a 切出的两个完全相同的黏性末端是aatt和aatt 两个黏性末端的关系是碱基互补配对 解决此类型题的规律是dna限制性内切酶具有专一性 专一识别特定的核苷酸序列和酶切位点 切出的dna片段具有两个完全一样的黏性末端 并且这两个黏性末端碱基互补配对 b 下列黏性末端属于同一限制酶切割而成的是 a b c d b 首先判定相同的黏性末端才是由同一种限制酶切出的 然后要判定相同的两个黏性末端上的碱基是否互补配对 质粒之所以能做基因工程的运载体 是由于它 a 含蛋白质 从而能完成生命活动b 能够自我复制 而保持连续性c 是rna 能够指导蛋白质的合成d 具有环状结构 能够携带目的基因 质粒存在于细菌和酵母菌等生物内 是一种很小的环状dna 上有标记基因 便于在受体细胞中检测 质粒在受体细胞中能随受体细胞的dna复制而复制 进行目的基因的检测和表达 b 作为基因的运输工具 载体 必须具备的条件及理由是 a 能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制 以便提供大量的目的基因b 具有多个限制酶切点 以便于目的基因的表达c 具有某些标记基因 以便于目的基因的表达d 能够在宿主细胞中复制并稳定保存 以便于进行筛选 a 多个酶切位点的存在是为了和目的基因的连接 而不是便于目的基因的表达 便于目的基因的表达则需要运载体能够随着受体细胞内dna的复制而复制 标记基因的需求是为了便于目的基因的检测和表达 dna连接酶催化的反应是 a dna复制时母链与子链之间形成氢键b 黏性末端碱基之间形成氢键c 两个dna片段黏性末端之间的缝隙的连接d a b c都不正确 由于dna连接酶的功能是将两个dna片段连接起来形成一个dna片段 所以连接的是磷酸二酯键 而不是两条dna分子单链碱基之间的氢键 c 分子手术刀 切割dna时 切开的结构是 a 氢键b 共价键c 二硫酯键d 磷酸二酯键 分子手术刀 切割dna的结果是将一段dna从特点的位点切成多个dna片段 所以 分子手术刀 打开的是一条单链中相邻的两个脱氧核苷酸之间的化学键 磷酸二酯键 d 正确表示基因操作 四步曲 的是 a 提取目的基因 目的基因导入受体细胞 目的基因与运载体结合 目的基因的检测和表达b 目的基因的检测和表达 提取目的基因 目的基因与运载体结合 目的基因导入受体细胞c 提取目的基因 目的基因与运载体结合 目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达d 目的基因与运载体结合 提取目的基因 目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达 c 基因操作 四部曲 包括目的基因的获取 目的基因和运载体重构成重组运载体 重组运载体导入受体细胞 目的基因的检测和表达 并且这四个步骤在时间上和逻辑上具有先后顺序 基因工程的操作步骤 正确的操作顺序是 使目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基因a b c d c 关于基因工程的一般操作顺序 考生要从事物的原理出发 基因工程的实质就是外源基因在受体细胞中正常表达 所以首先要获取目的基因 然后将目的基因导入受体细胞中 最后要检测导入是否成功并正常表达 当然在导入时需要运载工具 这就要求将目的基因和运载体进行结合 构建基因表达的载体 目的基因导入受体细胞后 是否可以稳定维持和表达其遗传特性 只有通过鉴定和检测才能知道 下列属于目的基因检测和鉴定的是 检测受体细胞是否有目的基因 检测受体细胞是否有致病基因 检测目的基因是否转录mrna 检测目的基因是否翻译蛋白质a b c d c 目的基因的检测主要有三种 1 检测转基因生物的染色体的dna上是否插入了目的基因 方法是用dna探针 2 检测目的基因是否转录出了相应的mrna 方法也是使用基因探针与之杂交 3 检测目的基因是否翻译成了相应的蛋白质 常用方法是抗原 抗体杂交 检测杂交带是否出现 在转基因抗虫棉的研制过程中 为了检测抗虫基因是否成功导入 最简捷有效的方法是 a 用dna探针检测受体细胞中的目的基因是否存在b 用dna探针检测受体细胞中的目的基因是否转录出相应的mrnac 直接将培育出的棉株叶片饲喂原本的棉花害虫d 检测标记基因是否正常地表达出来 c d选项的标记基因虽然是运载体上的基因 也很方便检测 但标记基因正常表达并不表示目的基因就一定正常表达 abc三个选项都是基因工程中检测目基因的方法 但最简捷 最有效的就是在个体生物学水平上观察目的基因的表达结果 采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵 培育出了转基因羊 但是 人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中 以下有关叙述 不正确的是 双选 a 人体细胞中凝血因子基因能在山羊细胞中表达说明人与动物共用一套遗传密码子b 可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组dna分子导入羊的受精卵c 在该转基因羊中 人凝血因子基因只存在于乳腺细胞 不存在于其他体细胞中d 人凝血因子基因开始转录后 dna连接酶以dna分子的一条链为模板合成mrna cd 基因工程可以在两种生物细胞之间进行基因转移操作 克服物种之间的远缘杂交不亲和性 动物细胞基因表达载体的导入通常用显微注射法 转基因羊所有体细胞中都有人凝血因子基因 在乳腺细胞中表达只是基因的选择表达的原因 转录的酶应该是rna聚合酶 21世纪被认为是生物的世纪 目前基因芯片可以在很短时间内观察病变细胞 并分析出数种由于基因变异而引起的疾病 以下与基因芯片有关的叙述中 不正确的是 a 利用基因芯片可以进行基因鉴定b 基因芯片可以检测变异基因c 基因芯片可以改造变异基因d 基因芯片技术能识别碱基序列 c 基因芯片的本质是dna探针或cdna 基因芯片的测序原理是杂交测序方法 即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法 可以检测和鉴定特定的基因序列 但是不能改造基因 真题1 10 江苏 下列关于转基因植物的叙述中 正确的是 a 转入到油菜的抗除草剂基因 可能通过花粉传入环境中b 转抗虫基因的植物不会导致昆虫群体抗性基因频率增加c 动物的生长激素基因转入植物后不能表达d 如转基因植物的外源基因来源于自然界 则不存在安全性问题 解析 本题考查了转基因技术的安全性问题 转入到油菜的基因 可以通过花粉传入环境中 a项正确 由于植物与害虫间是相互选择的 转抗虫基因植物可使昆虫群体抗性基因频率增加 b项错误 动物生长激素基因转入植物后也能表达 c项错误 转基因技术的安全性问题 要通过验证才能得到证实 d项错误 a 真题2 10 江苏 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点 图1 图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点 请回答下列问题 1 一个图1所示的质粒分子经sma 切割前后 分别含有 个游离的磷酸基团 2 若对图中质粒进行改造 插入的sma 酶切位点越多 质粒的热稳定性越 0 2 高 3 用图中的质粒和外源dna构建重组质粒 不能使用sma 切割 原因是 4 与只使用ecor 相比较 使用bamh 和hind 两种限制酶同时处理质粒 外源dna的优点在于可以防止 5 为了获取重组质粒 将切割后的质粒与目的基因片段混合 并加入 酶 sma 会破坏 质粒的抗性基因和外源dna中的目的基因 质粒和含目的基因的外源 dna片段自身环化 dna连接 6 重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 7 为了从cdna文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因 将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体 然后在 的培养基中培养 以完成目的基因表达的初步检测 鉴别和筛选含有目的基因的细胞 蔗糖为唯一 含碳营养物质 解析 本题考查基因工程的限制性核酸内切酶的作用特点 1 质粒切割前是双链环状dna分子 所有磷酸基团参与形成磷酸二酯键 故不含游离的磷酸基团 从图1可以看出 质粒上只含有一个sma 的切点 因此被该酶切割后 质粒变为线性双链dna分子 因每条链上含有一个游离的磷酸基团 因此切割后含有两个游离的磷酸基团 2 由题目可知 sma 识别的dna序列只有g和c 而g和c之间可以形成三个氢键 a和t之间可以形成两个氢键 所以sma 酶切位点越多 热稳定性就越高 3 质粒抗生素抗性基因为标记基因 由图2可知 标记基因和外源dna的目的基因中均含有sma 酶切位点 都可以被sma 破坏 故不能使用该酶剪切质粒和含有目的基因的外源dna 4 只使用ecor 处理 则质粒和目的基因两端的黏性末端相同 用dna连接酶连接时 会产生质粒和目的基因自身连接物 而利用bamh 和hind 剪切时 质粒和目的基因两端的黏性末端不同 用dna连接酶连接时 不会产生自身连接产物 5 质粒和目的基因连接后获得重组质粒 该过程需要连接酶作用 故混合后加入dna连接酶 真题3 10 浙江 在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中 下列操作错误的是 a 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸b 用dna连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体c 将重组dna分子导入烟草原生质