高考生物一轮复习 第1讲 基因工程课件 新人教版选修3.ppt

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 黏性末端 黏性末端 平末端 外源基因 质粒 动植物病毒 自我复制 二 基因工程的基本操作程序 结构基因 pcr技术 化学方法 rna聚合酶 尾端 目的 基因 目的基因 农杆菌转化法 花粉管通道法 显微注射法 感受态细胞法 dna分子杂交 核酸 分子杂交 抗原 抗体 抗虫或抗病 问题探究1 启动子和起始密码 终止子和终止密码有何区别 提示 启动子 终止子在dna上 在遗传信息转录时起调控作用 而起始密码子 终止密码子在mrna上 在翻译时起作用 决定翻译的开始和结束 问题探究2 基因工程中 要培育转基因植物 选用的受体细胞可以是哪些 要培育转基因动物呢 提示 培育转基因植物可选用受精卵或体细胞作受体细胞 因植物体细胞具有较高的全能性 可通过植物组织培养获得完整个体 而要培育转基因动物 一般只能选用受精卵作受体细胞 基因修饰或基因合成 蛋白质功能 蛋白质结构 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列 1 下列关于基因工程的说法中 正确的是 a 基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的b 目前基因工程所有的目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的c 只要检测出受体细胞中含有目的基因 那么目的基因一定能成功表达d 基因工程能使科学家打破物种界限 定向改造生物性状 答案 d 2 限制酶的作用实际上就是使dna上某些化学键断开 一种能对gaattc专一识别的限制酶 断开的化学键是 a g与a之间的键b g与c之间的键c a与t之间的键d 磷酸与脱氧核糖之间的键 答案 d 3 用于判断目的基因是否转移成功的方法中 不属于分子检测的是 a 通过害虫吃棉叶看其是否死亡b 转基因生物基因组dna与dna探针能否形成杂交带c 转基因生物中提取的mrna与dna探针能否形成杂交带d 转基因生物中提取的蛋白质能否与抗体形成杂交带 答案 a 4 如图表示蛋白质工程的操作过程 下列说法不正确的是 a 蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作b 蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术c a b过程分别是转录 翻译d 蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因 答案 b 5 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 以下有关叙述正确的是 a 人体细胞中凝血因子基因的全部碱基数目 等于凝血因子氨基酸数目的6倍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 人凝血因子基因存在于乳腺细胞 而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 答案 b 6 为扩大可耕地面积 增加粮食产量 黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注 我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系 1 如图甲 获得耐盐基因后 构建重组dna分子所用的限制性核酸内切酶作用于图中的 处 dna连接酶作用于 处 填 a 或 b 2 将重组dna分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法 3 由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术 该技术的核心是 4 为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功 既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测 又要用 的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性 5 如图乙是该耐盐基因表达过程中的一个阶段 图中3和4的核苷酸种类是否相同 说明理由 答案 1 aa 2 基因枪 3 植物组织培养脱分化 去分化 和再分化 4 耐盐基因 目的基因 一定浓度盐水浇灌 移植到盐碱地中 5 不同3是核糖核苷酸 4是脱氧核糖核苷酸 7 2011 海南 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 可能产生黏性末端 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 黏性末端的限制酶 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 构建基因工程表达载体时 需用同一种限制酶切割目的基因和质粒 以获得相同的黏性末端 然后用dna连接酶进行连接 限制酶切割dna可能产生黏性末端 也可能产生平末端 限制酶具有特异性 不同限制酶切割后产生的末端类型不同 2 一个基因表达载体的组成有目的基因 启动子 终止子和标记基因等 启动子是rna聚合酶识别和结合的部位 有了它才能驱动目的基因转出mrna 最终获得所需要的蛋白质 目的基因导入微生物细胞时 首先用ca2 处理 使细胞处于感受态 以促进吸收重组dna分子 目的基因的检测常用dna分子杂交法检测目的基因是否导入了受体细胞 用dna mrna杂交法检测目的基因是否转录出mrna 用抗原 抗体杂交法检测目的基因是否表达出蛋白质 还可用接种法进行个体水平的鉴定 3 用农杆菌转化法导入目的基因时 先将目的基因插入到ti质粒的t dna 然后通过农杆菌的转化作用使目的基因插入到植物细胞中染色体的dna上 答案 1 平相同 2 驱动目的基因的转录ca2 核酸 分子杂交技术人胰岛素 3 t dna染色体的dna 1 限制性核酸内切酶 1 作用 用于获取目的基因和切割运载体 2 特点 具有专一性 表现在两个方面 识别双链dna中特定核苷酸序列 切割特定序列中的特定位点 特定序列表现为中心对称 如ecor 酶的切割序列 如下图 3 产物 用限制性核酸内切酶切割形成的新链有两种 即黏性末端和平末端 黏性末端 是限制酶在识别序列的中心轴线两侧将dna的两条链分别切开形成的 如下图所示 平末端 是限制酶在识别序列的中心轴线处切开形成的 如下图所示 2 dna连接酶 dna聚合酶 解旋酶及限制酶的比较 3 载体 1 作用 作为运载工具 将目的基因转移到宿主细胞内 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制 2 具备的条件 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制 有多个限制酶切割位点 以便与外源基因连接 具有某些遗传标记基因 以便进行筛选 解析 dna连接酶连接的是磷酸二酯键 dna分子是双链 因此切割dna分子产生两个片段时需要两分子的水 taq酶是热稳定dna聚合酶 是连接单个脱氧核苷酸的 不是dna连接酶 植物杂交育种是借助有性生殖实现 纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体应用于细胞工程 答案 b 1 限制酶和dna连接酶的作用部位都是dna一条链中相邻核苷酸间的磷酸二酯键 只是一个切断 一个连接 2 关于载体的几点说明 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 常见的标记基因有抗生素基因 产生特定颜色的表达产物基因 发光基因等 3 作为载体必须具有多个限制酶切点 而且每种酶的切点最好只有一个 因为某种限制酶只能识别单一切点 若载体上有一个以上的酶切点 则切割重组后可能丢失某些片段 若丢失的片段含复制起点区 则进入受体细胞后便不能自主复制 一个载体若只有某种限制酶的一个切点 则酶切后既能把环打开接纳外源dna片段 又不会丢失自己的片段 4 注意与细胞膜上载体的区别 两者的化学本质和作用都不相同 5 质粒能自我复制 既可在自身细胞 受体细胞 也可在体外 1 下表为常用的限制性核酸内切酶 限制酶 及其识别序列和切割位点 由此推断以下说法中 正确的是 注 y c或t r a或g a 限制酶切割后不一定形成黏性末端b 限制酶的切割位点一定在识别序列的内部c 不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端d 一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列 解析 hind 能识别不同的核苷酸序列 切割后不一定形成黏性末端 sau3a 的切割位点在识别序列的外部 不同限制酶切割后可能形成相同的黏性末端 如bamh 与sau3a 切割的末端 答案 a 2 若某种限制性核酸内切酶的识别序列是cctagg 它在a和g之间切断dna 下图表示用该酶处理某基因后产生的片段 下列有关叙述正确的是 a 该正常基因中有4个cctagg序列b 产生的dna片段可用核糖核酸连接酶连接起来c 用该酶处理得到图示基因片段要水解3个磷酸二酯键d 若该基因某处有一个cctagc突变为cctagg 用该酶处理后将产生5个片段 解析 该正常基因被切为4个片段 有3个切点 应有3个cctagg序列 产生的dna片段不能用核糖核酸连接酶连接 只能用dna连接酶连接 用该酶处理得到图示基因片段要水解6个磷酸二酯键 若该基因某处有一个cctagc突变为cctagg 则有4个切点 用该酶处理后将产生5个片段 答案 d 3 一环状dna分子 设其长度为1 已知某种限制性核酸内切酶在该分子上有3个酶切位点 如下图中a b c三处 如果该dna分子在3个酶切位点上都被该酶切断 则会产生0 2 0 3 0 5三种不同长度的dna片段 现有多个上述dna分子 若在每个分子上至少有1个酶切位点被该酶切断 则从理论上讲 经该酶酶切后 这些dna分子最多能产生长度不同的线状dna的种类数是 a 4b 8c 6d 7 解析 根据切成3个片段得到0 2 0 3 0 5三种不同长度的dna片段 切成2个片段能得到0 7 0 8 0 3 0 2 0 5五种不同长度的dna片段 切成1个片段能得到1 0长度的dna片段 共6种长度 答案 c 1 目的基因的提取 1 从基因文库中获取目的基因优点 有了基因文库 就可以随时从中提取所需要的目的基因 引入受体细胞使之表达 人工合成法 2 基因表达载体的构建 1 目的使目的基因在受体细胞中稳定存在 并可以遗传给下一代 并使目的基因能够表达和发挥作用 2 基因表达载体的组成目的基因 启动子 终止子 标记基因 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 3 基因表达载体的构建方法 3 将目的基因导入受体细胞 1 目的 目的基因进入受体细胞内并在受体细胞内维持稳定和表达的过程 2 受体细胞种类不同 导入方法不同 3 受体生物与受体细胞类型的关系 植物 可以是受精卵 体细胞 经组织培养成为完整植株 动物 受精卵 体细胞的全能性受到限制 不能发育为完整个体 4 目的基因的检测与鉴定 请回答 1 进行过程 时 需用 酶切开载体以插入let 7基因 载体应有rna聚合酶识别和结合的部位 以驱动let 7基因转录 该部位称为 2 进行过程 时 需用 酶处理贴附在培养皿壁上的细胞 以利于传代培养 3 研究发现 let 7基因能影响癌基因ras的表达 其影响机理如图2 据图分析 可从细胞中提取 进行分子杂交 以直接检测let 7基因是否转录 肺癌细胞增殖受到抑制 可能是由于细胞中 rasmrna ras蛋白 含量减少引起的 解析 此题考查基因工程应用的相关知识 1 构建基因表达载体时 需要用同种限制酶切割目的基因和载体 使之产生相同的黏性末端 载体应有启动子 终止子和标记基因 其中启动子是rna聚合酶识别和结合部位 驱动基因转录 2 动物细胞培养时 常用胰蛋白酶处理贴壁的细胞 使之相互分离 以利于传代培养 3 检验目的基因是否表达 常用分子杂交法 从被导入目的基因的细胞内提取rna 与目的基因单链杂交 如果出现杂交带 说明目的基因已转录 由图2知 当let 7基因转录出来的mirna与癌基因ras转录出的mrna杂交时 就会抑制ras蛋白的产生 故肺癌细胞增殖受到抑制 可能是由于细胞中ras蛋白含量减少引起的 答案 1 限制性核酸内切 或限制 启动子 2 胰蛋白 3 rnaras蛋白 1 基因表达载体的构建是基因工程最核心的步骤 该过程把三种工具 只有两种工具酶 全用上了 在体外进行 2 与载体相比较 增加启动子 目的基因和终止子三个基因片段 其功能各不相同 启动子 dna片段 起始密码子 rna 终止子 dna片段 终止密码子 rna 3 动物基因工程中最常用的受体细胞是受精卵 4 个体水平上的检测和鉴定是最简单最有效的方法 1 2012 浙江理综 天然的玫瑰没有蓝色花 这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因b 而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因b 现用基因工程技术培育蓝玫瑰 下列操作正确的是 a 提取矮牵牛蓝色花的mrna 经逆转录获得互补的dna 再扩增基因bb 利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因bc 利用dna聚合酶将基因b与质粒连接后导入玫瑰细胞d 将基因b直接导入大肠杆菌 然后感染并转入玫瑰细胞 解析 此题考查基因工程及其应用的相关知识 获取目的基因b 可先提取矮牵牛蓝色花的mrna 经逆转录获得互补的dna 再经pcr技术扩增 a正确 基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来 形成重组载体 再导入受体菌中储存和扩增 提取目的基因时不需使用限制酶 b错误 连接目的基因与质粒的酶是dna连接酶 c错误 将目的基因导入植物细胞 常用农杆菌转化法 不使用大肠杆菌 d错误 答案 a 2 2012 杭州二模 下图表示化学方法合成目的基因 的过程 据图分析下列叙述正确的是 a 过程 需要dna连接酶b 过程 需要限制性核酸内切酶c 目的基因 的碱基序列是已知的d 若某质粒能与目的基因 重组 则该质粒与 的碱基序列相同 解析 dna连接酶是将两个dna分子的黏性末端或平末端的 缝隙 连接起来 而过程 是两条链的碱基互补配对 不需要dna连接酶 a项错误 限制性核酸内切酶是用来切割dna的 而过程 不需要 b项错误 当某质粒与目的基因用限制酶切割后有互补的黏性末端 就可以形成重组dna分子 d项错误 答案 c 3 2012 课标 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 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 此题考查基因工程应用的相关知识 1 dna分子经限制酶切割产生的dna片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型 2 为使运载体与目的基因相连 应使二者被切割后产生的末端相同 故用另一种限制酶切割产生的末端必须与ecor 切割产生的末端相同 3 根据酶的来源不同 dna连接酶分为e colidna连接酶和t4dna连接酶 4 以rna为模板 合成dna的过程称为逆转录 若要体外获得大量dna分子 可以使用pcr技术 5 在基因工程中 通常利用质粒作为运载体 另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体 6 大肠杆菌作为受体细胞时 常用ca2 处理 使之成为能吸收周围环境中dna分子的感受态细胞 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 其他合理答案也可 3 大肠杆菌t4 4 mrna 或rna cdna 或dna pcr 5 噬菌体动植物病毒 其他合理答案也可 6 未处理的大肠杆菌吸收质粒 外源dna 的能力极弱 其他合理答案也可 1 蛋白质工程的基本原理 2 蛋白质工程与基因工程比较 请回答 1 在下列含有atp和有关的酶的试管中 大量而快捷的获取bt基因的最佳方案是图中的 2 写出b过程表达式 3 胰岛素是治疗依赖型糖尿病的特效药物 但是天然胰岛素在人体内寿命只有几小时 重症病人每天得注射好几次药物 给病人增加了不便和痛苦 通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构 以延长胰岛素的半衰期 得到长效胰岛素 还可以在不改变胰岛素活性部位结构的前提下 增强其他部位的结合强度 使之难以被酶破坏 从而增强其稳定性 如图是用蛋白质工程设计长效胰岛素的生产过程 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 通过dna合成形成的新基因应与 结合后转移到 中才能得到准确表达 若要利用大肠杆菌生产上述长效胰岛素 需用到的生物工程有 和发酵工程 用蛋白质工程生产的胰岛素 与天然胰岛素比较 显著的优点是 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 解析 1 dna复制需要以脱氧核苷酸为原料 以dna为模板在适宜条件下合成 2 基因表达过程包括转录和翻译 3 蛋白质工程的目标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的功能 即长效胰岛素 合成的目的基因应与载体构建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蛋白质 需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苷酸序列 人工合成新的胰岛素基因 形成目的基因 用改造好的目的基因来生产基因产物 并且在生产过程中要借助工程菌 所以还需要进行发酵 因此该过程涉及蛋白质工程和发酵工程 由题中信息可知 利用蛋白质工程技术生产的胰岛素解决了天然胰岛素在体内不能长期起作用的缺点 由新的蛋白质模型构建新的基因 其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列 推测出基因中的脱氧核苷酸序列 然后用dna合成仪直接合成出新的基因 答案 1 d 2 bt基因mrna原毒素 3 蛋白质的预期功能 载体大肠杆菌等受体细胞 蛋白质工程 具有长效性 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苷酸序列 然后利用dna合成仪来合成出新的胰岛素基因 蛋白质组计划和人类基因组计划的比较 1 2012 湖南师大附中高三一模 下列关于蛋白质工程的叙述 错误的是 a 实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系b 基因工程是蛋白质工程的基础c 蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造d 蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程 解析 蛋白质工程的过程是 预期蛋白质功能 设计预期蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列 合成dna 表达出蛋白质 所以实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系 a正确 蛋白质工程是在基因工程上延伸出的第二代基因工程 蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质 所以b d也正确 蛋白质工程的本质是改造基因 所以c错误 答案 c 2 下列关于蛋白质工程和基因工程的比较 不合理的是 a 基因工程原则