高考生物总复习（基础回顾+考点透析+实验导航+走近高考）专题1基因工程拔高精讲课件 新人教版选修3.ppt

选修3现代生物科技专题专题1基因工程 必修3稳态与环境 基础回顾 一 dna重组技术的基本工具 填空 1 限制性核酸内切酶 分子手术刀 1 来源 主要从 中分离纯化出来的 2 作用特点 能够识别双链dna分子 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 断开 3 作用结果 产生 或 原核细胞 特定核苷酸序列 磷酸二酯键 黏性末端 平末端 2 dna连接酶 分子缝合针 1 作用 将 拼接成新的dna分子 2 种类 dna片段 黏性末端 黏性末端 平末端 3 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 1 作用 将 送入受体细胞中 2 常用种类 噬菌体的衍生物 3 特点 含有 切点 能在受体细胞中 目的基因 质粒 动植物病毒 标记基因多个限制酶 复制并稳定保存 二 基因工程的基本操作程序 填空 启动子位于基因首端 是识别和结合部位 终止子位于基因 使转录在所需地方停止 标记基因鉴别受体细胞中是否含有 从而将含的细胞筛选出来 目的基因是插入的外源基因 第一步目的基因的获取 目的基因主要指编码蛋白的 方法 从基因文库中获取目的基因 利用扩增目的基因 用直接人工合成 第二步基因表达载体构建 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 导入植物细胞常用方法 基因枪法和 导入动物细胞常用方法 导入微生物细胞常用方法 第三步将目的基因导入受体细胞 第四步目的基因的检测与表达 农杆菌转化法 花粉管通道法 显微注射法 ca2 处理法 dna分子杂交 分子杂交 抗原 抗体 抗虫或抗病 三 基因工程的应用 填表 生长速率 药物 抗虫转基因 抗逆转基因 正常基因 该基因的表达产物 体外体内 四 蛋白质工程的崛起 判断正误 1 蛋白质工程是对组成蛋白质的氨基酸或蛋白质的空间结构进行操作 来改造蛋白质的技术 2 蛋白质工程的流程是 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 找到对应的脱氧核苷酸序列 基因 考点透析 考点一 基因工程的工具 1 与dna分子相关的酶 1 几种酶的比较 续上表 2 限制酶与dna连接酶的关系 限制酶不切割自身dna的原因是 原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰 dna连接酶起作用时不需要模板 2 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 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 特别提醒 1 获取目的基因和切割载体时使用同一种限制酶 目的是产生相同的黏性末端 2 获取一个目的基因需限制酶剪切两次 共产生4个黏性末端或平末端 3 限制酶切割位点的选择必须保证标记基因的完整性 以便于检测 例1 下图表示一项重要的生物技术 对图中物质a b c d的描述中 正确的是 a a的基本骨架是磷酸和核糖交替连接而成的结构b 要获得相同的黏性末端 一般用相同的b去切割a和dc c连接双链间的氢键 使黏性末端处碱基互补配对d 若要获得未知序列的d 可到基因库中去寻找 解析 a是载体质粒 b限制酶切割质粒 c是dna连接酶连接质粒和目的基因 d是目的基因 质粒是环状dna 其基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接而成的 要想获得同一种黏性末端一般用同一种限制酶 dna连接酶连接的是磷酸和脱氧核糖之间的键 不是氢键 对于未知序列的目的基因是无法从基因文库中获取的 答案 b 1 下图为dna分子的某一片段 其中 分别表示某种酶的作用部位 则相应的酶依次是 a dna连接酶 限制性内切酶 解旋酶b 限制性内切酶 解旋酶 dna连接酶c 解旋酶 限制性内切酶 dna连接酶d 限制性内切酶 dna连接酶 解旋酶 解析 使氢键断裂的是解旋酶 限制性内切酶将相邻两个核苷酸的磷酸二酯键断开 连接dna片段间磷酸二酯键的是dna连接酶 答案 c 考点二 基因工程的基本操作程序 1 目的基因的获取 1 直接分离 从自然界已有的物种中分离 如从基因文库中获取 2 人工合成目的基因的常用方法 已知核苷酸序列的较小基因 直接利用dna合成仪用化学方法合成 不需要模板 以rna为模板 在逆转录酶作用下人工合成 3 pcr技术与dna复制的比较 2 基因表达载体的构建 1 基因表达载体的组成 启动子 目的基因 终止子以及标记基因等 2 基因表达载体的构建方法 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 特别提醒 1 原核生物作为受体细胞的优点 繁殖快 多为单细胞 遗传物质相对较少 2 在基因工程的四个步骤中 只有第三步将目的基因导入受体细胞没有发生碱基互补配对 其他三步中都涉及碱基互补配对 具体过程如下 第一步发生在反转录法合成目的基因过程中 第二步发生在黏性末端相互连接配对过程中 第四步目的基因的导入检测 转录检测发生碱基互补配对 例2 2013 佛山 江门 bak基因是近年来发现的一种促凋亡基因 癌细胞内的bak基因表达异常 1 细胞凋亡是由 决定的细胞自动死亡的过程 由蝌蚪到成蛙 细胞凋亡致使蝌蚪尾部消失 这说明细胞凋亡对于多细胞生物体的正常 具有重要意义 2 癌变是在致癌因子的作用下 细胞内的 发生了突变而导致的 在癌变细胞内 bak基因的表达水平明显 3 将体外扩增的bak基因导入癌细胞诱导细胞凋亡 有望成为癌症治疗的新途径 用实验验证导入的bak基因在胃癌细胞中大量表达所起的作用 结果如下图 据图完善和分析该实验 用 处理胃癌细胞使之分散成单个细胞 分为a b c三组 a组细胞 b组细胞导入空载体 c组细胞 在相同适宜条件下培养5天 统计各组活细胞数 并从分子水平上比较 的含量 解析 1 细胞凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程 细胞凋亡对于多细胞生物体的正常发育具有重要意义 2 人和动物体内与癌症有关的基因分为两类 原癌基因和抑癌基因 环境中的致癌因子可能导致这两种基因发生突变 导致正常的细胞生长和分裂失控变成癌细胞 癌细胞在适宜的条件下 能够无限增殖 不会自动凋亡 具有不死性 bak基因是一种促凋亡基因 癌细胞内的bak基因表达异常 所以在癌变细胞内 bak基因的表达水平明显降低 3 动物细胞培养时需要用到胰蛋白酶或者胶原蛋白酶来分散细胞 根据题意a b c组是对照实验 c组bak蛋白含量高 说明人工导入了体外扩增的bak基因 a组没有导入外源基因 可以用基因表达的产物蛋白质的含量来衡量基因表达水平的高低 答案 1 基因 遗传 发育 2 原癌基因和抑癌基因降低 3 胰蛋白酶 不导入任何外源dna导入bak基因表达载体 bak蛋白 规律总结基因工程与蛋白质工程的比较 续上表 2 某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶 amy 基因a 通过基因工程的方法 将a转到马铃薯植株中 经检测发现amy在成熟块茎细胞中存在 下列说法中正确的是 a 基因a只有导入到马铃薯受精卵中才能表达b 目的基因来自细菌 可以不需要载体直接导入受体细胞c 基因a导入受体细胞的方法是显微注射法d 目的基因进入受体细胞后 可随着马铃薯的dna分子的复制而复制 传给子代细胞并表达 解析 培育转基因植株可以以体细胞或受精卵作为受体细胞 目的基因必须借助载体才能导入受体细胞 显微注射法是目的基因导入动物细胞的方法 答案 d 走近高考 1 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b c 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 控制蓝色色素合成的基因b即为我们所需要的目的基因 可通过逆转录法获得基因b 再进行扩增以增加其数量 a正确 基因文库中保存的是各基因片段 提取时无须使用限制性核酸内切酶 b错误 为使目的基因在受体细胞中稳定存在且能向下一代遗传 应先在体外使用dna连接酶构建基因表达载体 然后再导入大肠杆菌 c d错误 答案 a 2 将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后 重新置入大肠杆菌的细胞内 通过发酵就能大量生产人生长激素 下列叙述正确的是 a 检测目的基因是否翻译成蛋白质用dna分子杂交技术b 大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传c 大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等d 生长激素基因在转录时需要解旋酶和dna连接酶 解析 检测目的基因是否翻译成蛋白质 检测的方法是从转基因生物中提取蛋白质 用相应的抗体进行抗原 抗体杂交 若有杂交带出现 表明目的基因已经形成蛋白质产品 a错误 可遗传的变异有基因突变 基因重组和染色体变异 大肠杆菌是原核生物 但其变异来源是基因重组 b正确 基因为有遗传效应的dna片段 不含有u c错误 转录时不需要形成磷酸二酯键 不需要dna连接酶 d错误 答案 b 3 将ada 腺苷酸脱氨酶基因 通过质粒pet28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶 下列叙述错误的是 a 每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒b 每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点c 每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adad 每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 解析 将重组质粒导入大肠杆菌中并成功表达 说明大肠杆菌内至少含有一个重组质粒 每个重组质粒都含有目的基因ada 则该重组质粒至少含一个能被该限制性核酸内切酶切割的位点 限制性核酸内切酶具有特异性 种类不同 识别的位点不同 切割出的黏性末端也就不同 因此并不是每个位点都能插入ada 根据题干信息 导入重组质粒的大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶 说明插入的ada至少表达出一个腺苷酸脱氨酶分子 答案 c 4 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 将多个抗冻基因编码区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 构成的重组质粒缺乏标记基因 需要转入农杆菌才能进行筛选d 应用dna探针技术 可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达 解析 将多个抗冻基因编码区相连成能表达的新基因 合成的蛋白质为新的蛋白质 不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白 故选项b正确 过程 是利用反转录法合成目的基因 由于没有非编码区和编码区中的内含子 不能用于比目鱼基因组测序 用作载体的质粒 必须具有标记基因才能便于检测和筛选 应用dna探针技术 可检测转基因抗冻番茄中目的基因的存在和转录 但不能检测是否成功表达 故选项a c d错误 答案 b 5 甲型血友病是由x染色体上的隐性基因导致的遗传病 h对h为显性 图1中两个家系都有血友病发病史 2和 3婚后生下一个性染色体组成是xxy的非血友病儿子 2 家系中的其他成员性染色体组成均正常 1 根据图1 填 能 或 不能 确定 2两条x染色体的来源 4与正常女子结婚 推断其女儿患血友病的概率是 2 两个家系的甲型血友病均由凝血因子 简称f8 即抗血友病球蛋白 基因碱基对缺失所致 为探明 2的病因 对家系的第 代成员f8基因的特异片段进行了pcr扩增 其产物电泳结果如图2所示 结合图1 推断 3的基因型是 请用图解和必要的文字说明 2非血友病xxy的形成原因 3 现 3再次怀孕 产前诊断显示胎儿 3 细胞的染色体为46 xy f8基因的pcr检测结果如图2所示 由此建议 3 4 补给f8可治疗甲型血友病 采用凝胶色谱法从血液中分离纯化f8时 在凝胶装填色谱柱后 需要用缓冲液处理较长时间 其目的是 若f8比某些杂蛋白先收集到 说明f8的相对分子质量较这些杂蛋白 5 利用转基因猪乳腺生物反应器可生产f8 要使乳腺细胞合成f8 构成表达载体时 必须将f8基因cdna与猪乳腺蛋白基因的 等调控组件重组在一起 f8基因cdna可通过克隆筛选获得 该cdna比染色体上的f8基因短 原因是该cdna没有 选填 启动子 终止子 和内含子 6 为获得更多的转基因母猪 可以采用体细胞克隆技术 将纯合转基因母猪的体细胞核注入 构建重组胚胎进行繁殖 解析 1 由图1不难得出 2和 3的基因型分别为xhy和xhx 故无法推知 2两条x染色体的来源 4基因型为xhy 其女儿基因型为xhx 不患病 2 由电泳结果 3有两个条带 其基因型为xhx