高考生物大一轮复习 专题1 基因工程课件 新人教版选修3.ppt

现代生物科技专题 选修3 专题1基因工程 1 本专题的重点知识有 1 dna重组技术所需的3种基本工具及其作用 2 基因工程的基本操作步骤 3 基因工程在农业和医疗等方面的应用 2 本专题的高考试题命题形式在选择题和非选择题两部分都会出现 围绕教学大纲和考试大纲的要求 以国际上的重大科技成果为素材 考查考生对基因工程原理和技术的理解和掌握 引导考生关注科学 技术与社会发展中重要的生物学问题 要求考生能合理地应用现代生物科技解决生产和生活中的生物学问题 复习时特别要注重基础性 渐进性 紧密联系必修中的基础知识 严格按照课本和教学大纲的要求 认真进行识记和理解 一 基因工程基因工程又叫做 是指按照人们的愿望 进行严格的设计 通过 和 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 dna重组技术 体外dna重组技术 转基因 二 基因工程的基本工具1 分子手术刀 1 功能 识别 序列 切断 2 结果 形成两种末端 即 和 2 分子缝合针 dna连接酶 1 类型 2 作用 连接两个 的末端 形成 限制性核酸内切酶 限制酶 特定的核苷酸 磷酸二酯键 黏性末端 平末端 e colidna连接酶 t4dna连接酶 dna片段 磷酸二酯键 3 分子运输车 载体 1 质粒的本质 2 具备条件 具有一至多个 切割位点 具有 基因 在受体细胞中 3 其他载体 最常用的载体是 其他载体有 动植物病毒 小型环状的dna分子 限制酶 标记 复制并稳定保存 质粒 噬菌体的衍生物 基因组文库 部分基因文库 人工合成 pcr技术 启动子 终止子 标记基因 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 显微注射技术 感受态细胞法 目的基因是否 转录 分子杂交技术 抗原 抗体 个体生物学水平 杂交 抗病 抗逆 植物的品质 生长速度 品质 药物 体内基因治疗 体外基因治疗 蛋白质功能 蛋白质结构 应有的氨基酸序列 基因工程的基本操作工具 2 切割后产生末端的种类 黏性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将dna的两条链分别切开时 产生的是黏性末端 而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时 产生的则是平末端 如下图所示 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 具有特殊的标记基因 以便进行筛选 3 种类 质粒 一种裸露的 结构简单 独立于细菌拟核dna之外的 能够自我复制的很小的双链环状dna分子 噬菌体的衍生物 动植物病毒 2013 江苏联考 下表为几种限制性核酸内切酶识别的序列和切割的位点 如下图所示 已知某dna在目的基因的两端1 2 3 4四处有bamh 或ecor 或pst 的酶切位点 现用bamh 和ecor 两种酶同时切割该dna片段 假设所用的酶均可将识别位点完全切开 下列各种酶切位点情况中 可以防止酶切后单个含目的基因的dna片段自身连接成环状的是 a 1为bamh 2为ecor 3为bamh 4为pst b 1为ecor 2为bamh 3为bamh 4为pst c 1为pst 2为ecor 3为ecor 4为bamh d 1为bamh 2为ecor 3为pst 4为ecor 解析如果1为bamh 2为ecor 3为bamh 4为pst 则用bamh 和ecor 两种酶同时切割该dna片段 将会在2处和3处将目的基因切割 并且形成了不同的黏性末端 可以防止目的基因的自身环化 a正确 如果1为ecor 2为bamh 3为bamh 4为pst 则用bamh 和ecor 两种酶同时切割该dna片段 将会在2处和3处将目的基因切割 并且2处和3处形成了相同的黏性末端 不符合题意 b错误 c项中2处和3处均被ecor 酶切割 因此2处和3处形成了相同的黏性末端 不符合题意 c错误 如果1为bamh 2为ecor 3为pst 4为ecor 则用bamh 和ecor 两种酶同时切割该dna片段 将会在2处和4处将目的基因切割 并且黏性末端相同 不符合题意 d错误 答案a 2015届广东省六校联考 双选 在生物工程中需要用到多种工具酶 有关它们的作用 不正确的叙述是 a 果胶酶和纤维素酶用于获取植物细胞的原生质体b 在基因工程中用限制酶和解旋酶来提取目的基因c 胰蛋白酶或胶原蛋白酶可用来分散动物组织细胞d dna连接酶和dna聚合酶均可用来拼接dna片段 答案 bd 解析 基因工程操作过程中不需要解旋酶和dna聚合酶 不能准确区分与dna复制有关的酶 2013 湛江四校联考 下图为dna分子在不同酶的作用下所发生的变化 图中依次表示限制性核酸内切酶 dna聚合酶 dna连接酶 解旋酶作用的正确顺序是 a b c d 解析 为限制性核酸内切酶 能将dna分子切割成两个dna片段 为dna连接酶 能将两个dna片段连接起来 为解旋酶 能将dna双链解旋成两条单链 为dna聚合酶 能将单个脱氧核苷酸连接成dna单链 答案c 纠错1 限制酶 dna连接酶 dna聚合酶等相关酶的分析比较 2 限制酶选择的注意事项 1 根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 应选择切点位于目的基因两端的限制酶 如图甲可选择pst 不能选择切点位于目的基因内部的限制酶 如图甲不能选择sma 为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接 也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒 如图甲也可选择用pst 和ecor 两种限制酶 但要确保质粒上也有这两种酶的切点 2 根据质粒的特点确定限制酶的种类 所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致 以确保具有相同的黏性末端 质粒作为载体必须具备标记基因等 所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构 如图乙中限制酶sma 会破坏标记基因 如果所选酶的切点不是一个 则切割重组后可能丢失某些片段 若丢失的片段含复制起动区 则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制 线性dna分子含有5000个碱基对 bp 先用酶a切割 把得到的产物用酶b切割 得到的dna片段大小如表 酶a和酶b的识别序列和切割位点如图所示 有关说法不正确的是 a 在该dna分子中 酶a与酶b的识别序列分别有3个和3个b 酶a与酶b切出的黏性末端能相互连接c 酶a与酶b切断的化学键都是磷酸二酯键d 用酶a切割与线性dna具有相同碱基序列的质粒 得到4种切割产物 答案 d 解析 酶a可以把原有dna切成4段 说明在该dna分子上有3个切口 即酶a的识别序列有3个 酶b把大小是2100bp的dna片段切成大小分别为1900bp和200bp的两个片段 再把大小是1400bp的dna片段切成大小分别为800bp和600bp的两个片段 把500bp的dna片段切成300bp和200bp两个片段 说明酶b在该dna分子上有3个切口 即酶b的识别序列有3个 a项正确 由图可以看出酶a和酶b切割后产生的黏性末端相同 它们之间能相互连接 b项正确 限制酶作用的化学键都是磷酸二酯键 c项正确 酶a可以把原有dna切成4段 说明在该dna分子上有3个切口 即酶a的识别序列有3个 切割与线性dna具有相同碱基序列的质粒可得到3种切割产物 d项错误 1 基因工程的操作程序图解 1 抗虫棉的培育过程 基因工程的操作程序及其与蛋白质工程的比较 2 基因工程技术生产凝乳酶的过程 2 基因工程的操作程序分析 1 目的基因的获取途径 从自然界已有的物种中分离出来 如从基因组文库或cdna文库中获取 人工合成目的基因 常用的方法有化学合成法和反转录法 pcr技术与dna复制的比较 2 基因表达载体的构建 核心步骤 基因表达载体的组成 启动子 目的基因 终止子和标记基因等 基因表达载体的构建方法 3 将目的基因导入受体细胞 转化 4 目的基因的检测和鉴定 3 蛋白质工程与基因工程的比较 2014 广东信宜中学模拟 双选 下图为利用生物技术获得生物新品种的过程 有关说法错误的是 a a b技术一般用4种脱氧核糖核苷酸为原料 称为pcr技术b a b过程利用了dna复制原理 不需要dna聚合酶 c b c为转基因绵羊的培育过程 常选用的受体细胞是卵母细胞d b d为转基因植物的培育过程 其中 过程常用的方法是农杆菌转化法解析pcr扩增目的基因过程中仍需dna聚合酶 转基因动物常选用受精卵作受体细胞 答案bc 2015届杭州外国语月考 北极比目鱼中有抗冻基因 其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列 该序列重复次数越多 抗冻能力越强 下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图 有关叙述正确的是 a 过程 获取的目的基因 可用于基因工程和比目鱼基因组测序b 将多个抗冻基因依次相连成能表达的新基因 不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白c 过程 构成重组质粒的过程中需要用到限制性核酸内切酶和dna聚合酶d 利用重组质粒的抗性基因可以筛选出目的基因完全表达的细胞 答案 d 实验 dna的粗提取和鉴定1 实验原理 1 dna在nacl溶液中的溶解度 是随着nacl浓度的变化而改变的 当nacl的物质的量浓度为0 14mol l时 dna的溶解度最低 2 dna不溶于酒精溶液 但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精溶液 3 蛋白酶能水解蛋白质 但是对dna没有影响 大多数蛋白质不能忍受60 80 的高温 而dna在80 以上才会变性 洗涤剂能够瓦解细胞膜 但是对dna没有影响 4 dna遇二苯胺 沸水浴 会被染成蓝色 因此 二苯胺可以作为dna鉴定的试剂 2 方法步骤 流程图 3 注意事项 1 做该实验时 不能用猪血代替鸡血 因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核 不能提取dna 2 制备鸡血细胞液时 要注意向鸡血中加柠檬酸钠 防止血液凝固 3 涨破细胞的方法 向血细胞中加入蒸馏水 血细胞溶液的浓度大于蒸馏水的浓度 从而使血细胞大量吸水而涨破 不能用生理盐水 因为血细胞溶液的浓度与生理盐水的浓度相当 所以血细胞在生理盐水中不能吸收水分 4 两次加入蒸馏水 第一次是为了使血细胞吸水涨破 第二次是为了降低氯化钠的浓度 有利于dna的析出 5 两次析出dna的方法 第一次是加入蒸馏水 降低氯化钠的浓度 促使dna析出 第二次是加入冷却的酒精 因为dna不溶于酒精溶液 6 鉴定dna时要用两支试管 其中不加dna的试管起对照作用 该试管溶液不变色 另一支加有dna的试管溶液变蓝色 选材时注意选用细胞易破碎 dna含量相对较高的生物组织 鉴定dna的二苯胺试剂要现配现用 否则会影响鉴定效果 下列关于 dna粗提取与鉴定实验 的叙述 正确的是 a 洗涤剂能瓦解细胞膜并增加dna在nacl溶液中的溶解度b 将dna丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝c 常温下菜花匀浆中有些酶类会影响dna的提取d 用玻棒缓慢搅拌滤液会导致dna获得量减少 解析洗涤剂可以溶解细胞膜 去除脂质和蛋白质 但不能增加dna在nacl溶液中的溶解度 a项错误 溶解在二苯胺试剂中的dna丝状物在沸水浴过程中变蓝 不需要冷却 b项错误 菜花匀浆中含有多种酶 常温下有些酶可以破坏dna从而影响