【优化方案】2012高考生物总复习 第一章第一、二节基因工程课件 浙科版选修3

1、第一章 基因工程,第一、二节工具酶的发现和基因工程的诞生基因工程的原理和技术,高频考点突破,基础自主梳理,命题视角剖析,即时达标训练,第一、二节工具酶的发现和基因工程的诞生基因工程的原理和技术,基础自主梳理,一、工具酶的发现和基因工程的诞生 1基因工程诞生的三大理论基础 基因工程诞生于20世纪70年代，它的问世是几十年来许多科学家不断探索和研究的结果，其中包括DNA是生物_的发现、_的确立以及遗传信息传递方式的中心法则确定。,遗传物质,DNA双螺旋结构,2基因工程的三大工具 (1)限制性核酸内切酶：能够_DNA分子内一小段_的酶。 (2)DNA连接酶：将具有_的2个DNA片段连接在一起，形成的

2、DNA分子称为重组DNA分子。 (3)质粒：科学家将质粒作为基因的载体使用，质粒是能够自主复制的双链_DNA分子，是一种特殊的以独立于染色体之外存在的遗传物质，主要存在于细菌等生物中，常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有_基因，除质粒外，运载工具还有噬菌体、植物病毒和动物病毒。,识别和切割,特定核苷酸序列,末端碱基互补,环状,抗生素抗性,二、基因工程的原理和技术 1基因工程的基本原理 通过体外DNA重组和转基因技术让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中_地表达。 2基因工程的基本操作步骤 (1)获得目的基因 通常有两种方法：如果目的基因的序列已知，可以用化学方法合成目的基因，或用_扩增

3、目的基因；如果目的基因的_是未知的，可以建立一个包括目的基因在内的_。,稳定和高效,核苷酸序列,基因文库,(2)形成重组DNA分子 用_的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA，让两者的两端形成相同的_,然后用_将目的基因和载体DNA连接在一起，形成重组DNA分子。 (3)将重组DNA分子导入受体细胞 常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等，假如将重组质粒导入大肠杆菌，用_处理大肠杆菌，增加其细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细 胞。,相同,粘性末端,DNA连接酶,氯化钙,(4)筛选含有目的基因的受体细胞 由于质粒上有抗生素的_，所有含有这种重组质

4、粒的受体细胞就能够在有抗生素的培养基中生长，而没有接纳重组DNA分子的细胞则不能在这种培养基上生长。 (5)目的基因的表达 目的基因的表达是指目的基因进入受体细胞后能准确地经过_和_两个过程，产生人们需要的功能物质。,抗性基因,转录,翻译,思考感悟 DNA连接酶的作用及作用的部位，你知道吗？ 【提示】把限制性内切酶切开的DNA分子片段连接起来。作用于粘性末端被切开的磷酸二酯键处。,高频考点突破,1目的基因与受体细胞DNA分子相互整合的原理：两者的组成成分及结构基本相同。 2目的基因在受体细胞内表达合成蛋白质的原理：目的基因通过转录和翻译表达遗传信息。 3目的基因在受体细胞内能表达与供体生物相同

5、产物的原理：生物共用一套遗传密码。 4基因工程育种的原理：基因重组。,即时应用(随学随练，轻松夺冠) 1(2010年舟山实验中学第二次模拟)下列有关基因工程技术的叙述中，错误的是() A实现了物种间的DNA重组 B全过程都在细胞外进行 C可定向地改造生物的遗传性状 D可能通过对天然基因库的影响对生物圈的稳态带来不利 答案：B,【易误警示】一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此，人们需要根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。 限制性核酸内切酶酶切位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能有利于目的基因的检测。,即时应用(随学随练，轻松夺冠) 2下表关于基因工程中

6、有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是(),解析：选C。本题考查了基因工程中基本工具与对应名词：供体指的是提供特殊目的基因的生物；“剪刀”指的是限制性核酸内切酶； “针线”指的是DNA连接酶；常见的载体有质粒、噬菌体、动物病毒和植物病毒；受体指的是有待定向改造的大肠杆菌等微生物或者动植物体。,1获取目的基因 目的基因的获取途径如下： (1)若目的基因的序列是已知的。 用化学方法合成目的基因如胰岛素基因。 用聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因。 (2)若目的基因的核苷酸序列是未知的建立一个包括目的基因在内的基因文库，把DNA分子的所有基因都包括在这个基因文库里面，再从基因文库中找到目的基

7、因。,2形成重组DNA分子,一般采用同一种限制性核酸内切酶切割质粒和目的基因，以获得相同的黏性末端，以利于形成重组DNA分子；但用不同的限制性核酸内切酶处理也可以获得相同的黏性末端；甚至用不同限制性核酸内切酶处理获得的不同黏性末端也可形成重组DNA分子。,3将重组DNA分子导入受体细胞 (1)常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。 (2)导入方法,【易误警示】以植物细胞作为受体细胞可采用体细胞，经植物组织培养获得转基因植物，原理是植物细胞的全能性。 要获得转基因动物一般只能以动物受精卵作为受体细胞，因为动物体细胞不能表达全能性。但也可采用核移植后获得的重组细胞作为受体细胞,

8、培养获得转基因克隆动物。 原核细胞作为受体细胞不能对分泌蛋白(如人胰岛素等)进行加工，可以考虑以酵母菌等作为受体细胞。,4筛选含有目的基因的受体细胞 (1)筛选原因：由于并非所有的细胞都接纳了重组DNA分子，因此为了获得含目的基因的受体细胞有必要进行筛选。 (2)筛选方法：使用选择培养基培养受体细胞由于载体上含有标记基因(如抗生素抗性基因)，故可依此制备特定选择培养基(如加入相应抗生素)以筛选含目的基因的受体细胞。如质粒上有四环素的抗性基因，含这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培养基上生长，而没有接纳重组DNA分子的细胞，则不能在这种培养基上生长，如此，便可筛选到含重组DNA分子的受体细

9、胞。,【拓展深化】一般通过标记基因筛选含有目的基因的受体细胞，还可以通过以下方法检测和筛选： 对转基因生物的染色体DNA上是否插入目的基因进行检测筛选，方法是采用DNA分子杂交技术。 对目的基因是否转录形成mRNA进行检测筛选，方法是用标记的目的基因作探针与mRNA杂交(核酸分子杂交法)。 对目的基因是否翻译成蛋白质进行检测筛选，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法或在个体水平检测是否产生相应性状。,5目的基因的表达 目的基因在宿主细胞中表达，产生人们需要的功能物质，如转入了人胰岛素原基因的大肠杆菌，可以合成人胰岛素原。经进一步加工后可获得具生物活性的胰岛素。 【易误

10、警示】由于不同生物间密码子具通用性，故目的基因在受体细胞中表达产生的蛋白质，仍属天然蛋白质，并不是新蛋白质。,即时应用(随学随练，轻松夺冠) 3(2011年宁波模拟)下列关于基因工程的叙述，正确的是() A形成重组DNA分子过程在细胞内进行 B用DNA连接酶就可将目的基因和质粒形成重组质粒 CDNA连接酶能够连接被限制性核酸内切酶断开的化学键 D重组DNA分子上的抗性基因可用于目的基因的检测与表达,解析：选C。形成重组DNA分子过程在细胞外进行的，获得目的基因后要将其与载体DNA连接在一起，通常是先用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA，然后用DNA连接酶将两者连接在一起，形成重

11、组DNA分子；重组DNA分子上的抗性基因是载体DNA的，主要用来筛选含目的基因的受体细胞。,命题视角剖析,视角1 紧扣教材重点,基因工程的操作过程分析 (2011年华埠检测)已知SARS是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后的血清中有,抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如下：,(1)实验步骤所代表的反应过程是_。 (2)步骤构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用限制酶和_酶，后者的作用是将用限制酶切割的_和_连接起来。 (3)如果省略步骤 而将大量扩增的S蛋白基因直

12、接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S蛋白基因在大肠杆菌中不能_，也不能_。,(4)为了检验步骤所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特征，可用_与_进行抗原抗体特异性反应实验，从而得出结论。 (5)步骤和的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列_(填“相同”或“不相同”)，根本原因是_。,【尝试解答】(1)逆转录 (2)DNA连接载体S蛋白基因 (3)复制合成S蛋白基因的mRNA (4)大肠杆菌中表达的S蛋白SARS康复病人血清 (5)相同表达蛋白质所用的基因相同,【解析】(1)利用RNA获取DNA，一般采用逆转录的方法，在这一过程中需

13、要逆转录酶。 (2)目的基因与载体结合，先用限制酶在目的基因和载体上切出相同的粘性末端，将目的基因片段插入载体的切口处，再加入适量的DNA连接酶，将粘性末端连接起来。 (3)选择性扩增后得到的含有遗传信息的DNA片段(S蛋白基因)，直接导入大肠杆菌细胞内，在不与其DNA整合的情况下，不进行复制和转录，得不到相应的蛋白质。,(4)通过大肠杆菌合成的S蛋白，结构和功能可能会发生变化，可与人体内产生的抗S蛋白的抗体进行抗原抗体特异性反应，以此进行检测。 (5)各种生物都共用一套遗传密码，因此转入相同的目的基因，表达出的蛋白质一般应相同。,视角2 洞察高考热点,基因工程的操作工具 (2010年浙江理综

14、卷)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体 D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞,【尝试解答】A 【解析】构建抗除草剂的烟草要用限制性核酸内切酶切割杂草中含抗除草剂基因的DNA与载体。,【探规寻律】,(1)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。 (2)DNA连接酶起作用时不需要模板。,变式训练在基因工程的操作过程中，工具的使用具有相当多的限制，下列操作或原理正确的是() ADNA连接酶能够连接被限制性核酸内切酶切断的键 B只有同一种限制性核酸内切酶才能切出相同的粘性末端 C要将目的基因导入受体细胞，必须用载体 D标记基因用于目的基因的检测与表达,解析：选A。DNA连接酶能连接被相应限制性核酸内切酶切割形成的粘性末端；不同的限制性核酸内切酶切