2014届高考生物一轮复习课件：选修三 第1课时 基因工程.ppt

1、选修三 现代生物科技 考纲解读,第1课时 基因工程 课前落实 知识点一 基因工程的基本工具 判一判 (1)限制酶只能用于切割目的基因。( ) (2)限制酶切割DNA分子具有特异性。( ) (3)限制酶切割DNA后可产生黏性末端和平末端两种类型。( ) (4)DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。( ),(5)Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。( ) (6)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。( ) (7)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。( ),知识点二 基因工程的基本操作程序,知识点四 蛋白质工程 判一判 (1)蛋白质工程

2、可按照人的意愿生产出自然界中不存在的蛋白质。( ) (2)人类主要通过直接改造蛋白质的结构来生产新的蛋白质。( ) (3)蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。( ),自我校对 知识点一 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 知识点二 编码蛋白质 PCR技术 启动子 终止子 农杆菌转化法 显微注射法 插入了目的基因 转录出了mRNA 知识点三 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 知识点四 (1) (2) (3),考点透析 考点一 基因工程的基本操作工具 核心突破 1.“分子手术刀”限制性核酸内切酶(限制酶) (1)存

3、在：主要存在于原核生物中。 (2)特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,(4)切割后末端的种类：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式黏性末端和平末端 (如图所示)。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。,3.“分子运输车”载体 (1)载体具备的条件： 能在受体细胞中复制并稳定保存。 具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 (2)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于

4、细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 (3)其他载体：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。,针对训练 1.(2012江苏)图1表示含有目的基因D的DNA片段(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp I、BamH I、Mbo I、Sma I4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GAT

5、C、CCCGGG。请回答下列问题。,(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由_连接。 (2)若用限制酶SmaI完全切割图1中DNA片段，产生的末端是_末端，其产物长度为_。 (3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，产物中共有_种不同长度的DNA片段。,(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是_。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加_的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的

6、基因D不能正确表达，其最可能的原因是_。,答案 (1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 (2)平 537 bp、790 bp、661 bp (3)4 (4)BamH I 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向链接,解析 (1)DNA单链中相邻两个碱基之间通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接。 (2)Sma I识别的序列为CCCGGG，切割后会产生平末端；图1所示的DNA分子中含有两个Sma I的识别位点，第一个识别位点在左端534 bp序列向右三个碱基对的位置；第二个识别位点在右端658 bp序列向左三个碱基对的位置，从这两个位点切割后产生的DNA片段长度分别为534+3，796

7、-3-3，658+3，即得到的DNA片段长度分别为537 bp、790 bp和661 bp。,(3)在杂合子体内含有基因D和基因d，基因D的序列中含有两个识别位点，经过SmaI完全切割会产生537 bp、790 bp和661 bp三种不同长度的片段，基因d的序列中含有一个识别位点，经过切割后会产生1 327 bp和661 bp两种长度的片段，综上，杂合子中分离到该基因的DNA片段经过切割后会产生4种不同长度的片段。,(4)能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序列为GGATCC的BamH I和识别序列为GATC的Mbo I，若使用Mbo I会同时破坏质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因

8、，所以要用BamH I来切割目的基因和质粒，切割后保留了完整的抗生素B抗性基因，便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。因为目的基因和运载体是用同种限制酶切割的，目的基因两端的末端和质粒切割后的两个末端都能进行互补，可能出现目的基因反向连接在运载体上的情况，导致基因D不能正确表达。,2.(2012天津)生物分子间特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质-DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。,据图回答： (1)过程酶作用的部位是_键，此过程只发生在非结合区DNA，过程酶作用的部位是_键。 (2)、两过程利用了酶的_特性。 (3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒，需要过

9、程的测序结果与_酶的识别序列进行对比，以确定选用何种酶。 (4)如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别、结合DNA序列区为基因的_。,(5)以下研究利用了生物分子间的特异性结合的有_ (多选) A.分离得到核糖体，用蛋白酶酶解后提取rRNA B.用无水乙醇处理菠菜叶片，提取叶绿体基粒膜上的光合色素 C.通过分子杂交手段，用荧光物质标记的目的基因进行染色体定位 D.将抑制成熟基因导入番茄，其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合，终止后者翻译，延迟果实成熟,答案 (1)磷酸二酯 肽 (2)专一性 (3)限制性核酸内切酶 (4)启动子(或转录起始区) (5)A、C、D,解析 (1)DNA

10、酶作用的部位是DNA的磷酸二酯键，蛋白酶作用的部位是肽键。 (2)过程利用了各种酶催化一种或一类化学反应的特性，即专一性。 (3)DNA要构建重组质粒，需要用限制性核酸内切酶切割，再与质粒重组。 (4)RNA聚合酶识别和结合在基因的启动子上，驱动基因转录。 (5)蛋白酶能特异性的酶解蛋白质，分子杂交手段也是利用各物质分子结合的特异性，抑制成熟基因转录出的mRNA与催化成熟酶基因的mRNA碱基互补结合，也具有特异性，光和色素易溶于有机溶剂，与酒精并不是特异性的溶解，所以选ACD。,考点二 基因工程的操作步骤 核心突破 1.基因工程的图解 (1)抗虫棉的培育过程：,(2)基因工程技术生产凝乳酶的过

11、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。 【特别提醒】 cDNA文库只含某种生物的部分基因，相当于地方图书馆；基因组文库含该种生物的全部基因，相当于国家图书馆。,(2)基因表达载体的构建最核心步骤。 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。,【特别提醒】 (1)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。 (2)启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。,基因表达载体的构建方法：,【特别提醒】 该过程把三种工具(两种工

12、具酶、一种载体)全用上了，是最核心、最关键的一步，在体外进行。,【特别提醒】 (1)唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。 (2)将微生物作为受体细胞主要原因是个体微小，代谢旺盛，繁殖速度快，获得目的基因产物多。 (3)植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。,(4)目的基因的检测和鉴定。,针对训练 3.(2012浙江)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B B.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

13、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,答案 A 解析 提取矮牵牛蓝色花的mRNA，逆转录得到DNA，然后扩增，可获得大量的基因B，A正确；从基因文库中获取目的基因，只要根据目的基因的相关信息和基因文库中的信息进行筛选对比即可，不需要用限制酶进行切割，B错误；目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶，而不是DNA聚合酶，C错误；目的基因需要和运载体连接后形成重组质粒再导入，而且应该用农杆菌进行感染，而不是大肠杆菌，D错误。,4.(2012新课标全国)根据基因工程的有关知识，回答下列问题： (1)限制性内切酶切割分子后产生

14、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： AATCG GCTTAA 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_。,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 (3)Ecoli T4 (4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR (5)噬菌体 动植物病毒 (6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱,解析 (1)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将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心轴线处切开时，产生的则是平末端。 (2)为使运载体与目的基因相连，不同的限制酶应切割出相同的黏性末端，它们必须要能识别相同的核苷酸序列，并且使每条链中相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 (3)DNA连接酶，根据酶的来源不同，可以将这些酶分