高考生物一轮复习课件第十单元生物技术与工程第38讲基因工程

2022届高考生物一轮复习第十单元生物技术与工程第38讲基因工程核心考点考点一基因工程的工具01考点二基因工程的基本操作程序及应用(含PCR技术)02考点三蛋白质工程03-3-1.基因工程的概念理解(1)供体:提供目的基因。(2)操作环境:

。

(3)操作水平:

水平。

(4)原理:基因重组。(5)受体:表达目的基因的生物。(6)本质:性状在

体内表达。

(7)优点:克服

的障碍,定向改造生物的遗传性状。

无菌

DNA分子受体生物远缘杂交不亲和考点一基因工程的工具01-4-2.限制性核酸内切酶(简称:限制酶)(1)来源:主要是从

生物中分离纯化出来的。

(2)作用:识别双链DNA分子的某种特定

,并使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

(3)结果:产生

或平末端。

原核核苷酸序列黏性末端-5-3.DNA连接酶(1)功能:缝合被限制酶切开的两个核苷酸之间的

。

(2)类型磷酸二酯键大肠杆菌黏性末端黏性末端和平末端磷酸二酯键-6-4.载体

(2)其他载体:λ噬菌体衍生物、

等。

(3)载体的作用:携带外源DNA片段进入受体细胞。双链环状DNA分子限制酶切割位点标记基因动植物病毒-7-1、选择限制酶的技巧

(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①应选择切点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择PstⅠ。②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SmaⅠ。③为避免目的基因和质粒的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PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。归纳总结-8-(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致,以确保具有相同的黏性末端。②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SmaⅠ会破坏标记基因。-9-2、载体上标记基因的作用载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后,抗性基因在受体细胞内表达,使受体细胞能够抵抗相应抗生素,所以在受体细胞的培养基中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞,原理如下图所示:1.基因工程的基本操作程序基因文库

PCR启动子标记基因农杆菌转化法显微注射DNA分子杂交抗原—抗体杂交考点二基因工程的基本操作程序及应用(含PCR技术)02-11-(3)结果:上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了

个DNA分子,随着重复次数的增多,DNA分子以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在

中完成的。

两PCR扩增仪-12-1.关于引物的几点注意(1)引物是一小段单链DNA或RNA,作为DNA复制的起始点,只能结合在母链的3'端。(2)在细胞外的条件下,只有通过引物,DNA才可以开始进行复制。(3)引物决定PCR扩增产物的特异性和长度。【归纳总结】-13-2.生物体内DNA复制与PCR反应的区别

-14-3.启动子≠起始密码子,终止子≠终止密码子(1)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。(2)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。(3)起始密码子和终止密码子位于mRNA上,分别控制翻译过程的启动和终止。-15-4.将目的基因导入受体细胞

-16-5、基因工程操作的三点注意(1)目的基因的插入位点不是随意的,基因表达需要启动子与终止子的调控,所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。(3)农杆菌转化法原理:农杆菌易感染植物细胞,并将其Ti质粒上的T-DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。-17-1.动物基因工程与植物基因工程(1)动物基因工程:用于提高动物

从而提高产品产量;用于改善畜产品品质;用转基因动物生产药物;用转基因动物作器官移植的

等。

(2)植物基因工程:培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物;利用转基因改良植物的

。

2.基因诊断与基因治疗(1)基因诊断:又称为DNA诊断,是采用

的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。

生长速率

供体品质基因检测2、基因工程的应用-18-(2)基因治疗①概念:把

导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。

②成果:将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中,使淋巴细胞能产生腺苷酸脱氨酶,然后,再将这种淋巴细胞转入患者体内,从而治疗复合型免疫缺陷症。③类型:正常基因基因转移组织细胞-19-3.PCR技术(1)PCR原理:

,即:

(2)PCR反应过程

DNA复制冷却变性90~95℃55~60℃碱基互补配对延伸TaqDNA聚合酶-20-(1)概念结构规律生物功能基因修饰基因合成蛋白质考点三蛋白质工程03-21-(2)基本流程

写出流程图中字母代表的含义:A.

,B.

,C.

,D.

,E.

。

(3)结果:改造了现有蛋白质或制造出

。

(4)应用:主要集中应用于对

进行改造,改良生物性状。

转录翻译分子设计多肽链预期功能新的蛋白质现有蛋白质-22-1、有关基因工程应用的4个易错点(1)动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质,而不是为了产生体型巨大的个体。(2)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并无毒性,进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。(3)青霉素是青霉菌产生的,不是通过基因工程产生的。(4)并非所有个体都可作为乳腺生物反应器。操作成功的应该是雌性个体。个体本身的繁殖速度、泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。【归纳总结】-23-2、蛋白质工程与基因工程的比较(1)区别-24-(2)联系①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。②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。1.下列关于基因工程的叙述中，错误的是()A.首先要获取目的基因，然后要让目的基因与运载体结合B.一般用同一种限制性内切酶切割质粒和获取目的基因C.目的基因导入受体细胞后可以随着受体细胞的繁殖而复制D.一次基因工程操作中，能够摄入重组DNA分子的受体细胞很多2.从某高等动物浆细胞（L）中提取全部的mRNA，并以此为模板合成相应的DNA单链（L-cDNA），提取来自同一个体的胰岛B细胞（P）的全部mRNA（P-mRNA）。下列叙述正确的是()A.P-mRNA与L-cDNA进行分子杂交，均能发生碱基互补配对B.限制酶能特异性识别RNA分子的某种特定核苷酸序列，破坏磷酸二酯键C.能与L-cDNA互补的P-mRNA中含有编码呼吸酶的mRNAD.浆细胞不能分泌胰岛素是因为缺乏编码胰岛素的相关基因DC3.下图是某转基因抗虫水稻培育流程图，下列有关分析错误的是()

A.④过程依据细胞的全能性原理B.毒蛋白基因的获得需要RNA聚合酶C.①过程所依据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性D.该基因工程成功的标志是毒蛋白基因在宿主细胞中稳定维持和表达其遗传特性4.以下列关于基因工程的应用及蛋白质工程的叙述，正确的是()A.将某蛋白基因导入牛的乳腺细胞后形成乳腺生物反应器B.由工程菌大肠杆菌获得人类干扰素的成分后可直接应用C.基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法D.蛋白质工程可以改造现有的蛋白质或制造出新的蛋白质BD14.新冠病毒是一种RNA病毒，其主要通过其表面刺突蛋白（S蛋白）与人体细胞上的“血管紧张素转化酶2（ACE2）”受体结合实现感染。各类新冠病毒疫苗的研发都是基于这个主要的理论基础，即以S蛋白基因为靶点，通过表达S蛋白，诱导人体产生免疫能力，从而实现预防感染的目的。以下是两条疫苗研究技术路线：A.疫苗研究技术路线1：体外表达疫苗——重组疫苗。提取新冠病毒RNA，获取S蛋白基因，构建S蛋白基因表达载体，导入酿酒酵母，合成并分泌S蛋白质（疫苗），注射人体，产生免疫。B.疫苗研究技术路线2：体内表达疫苗——病毒载体疫苗。提取新冠病毒RNA，获取S蛋白基因，将S蛋白基因转入复制缺陷型腺病毒的基因组内，获得疫苗。接种该疫苗后，腺病毒载体会进入人体细胞，由于基因缺陷，腺病毒本身无法复制，但其内的S蛋白基因会启动产生S蛋白，这种S蛋白会从细胞内转移到细胞外，诱导人体产生免疫。据上述材料结合所学知识，回答下列问题：（1）两条技术路线中，获取S蛋白基因的方法是：提取病毒RNA，通过过程合成S蛋白基因，再用PCR技术扩增S蛋白基因。设计扩增S蛋白基因所需的引物时，不可以将一端引物设计为含GAATTC序列，理由是：。（2）技术路线1中，常使用两种酶切割载体。这里的酶是；与单酶切相比，优点是：。体外表达技术在疫苗领域已经非常成熟，但由于S蛋白中含有受体酵母菌自身分泌的内源蛋白，所以比较复杂；（3）技术路线2中，相当于把人体细胞当作了疫苗工厂，大大简化了疫苗生产过程。无法自我复制的腺病毒也会被人体免疫机制清理掉，提高了疫苗的。但