基因工程【高效備課精研+知識精講提升】 高考生物二輪復(fù)習(xí) 課件（新教材專用）

二輪復(fù)習(xí)基因工程提醒：判斷正誤并找到課本原話1．切割質(zhì)粒的限制性內(nèi)切核酸酶均能特異性地識別6個核苷酸序列。(選擇性必修3P71)(

)2．DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事。(選擇性必修3P72“旁欄思考”)(

)3．載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選的標記基因。(選擇性必修3P72正文)(

)4．目的基因就是指編碼蛋白質(zhì)的基因。(選擇性必修3P76正文)(

)5．人畜食用Bt抗蟲蛋白會中毒。(選擇性必修3P77“相關(guān)信息”)(

)×××××6．用PCR方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列。(選擇性必修3P77“相關(guān)信息”)(

)7．基因表達載體中含有啟動子和密碼子。(選擇性必修3P80正文和圖36)(

)8．干擾素是我國批準生產(chǎn)的第一個基因工程藥物。(選擇性必修3P90“資料卡”)(

)9．對蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的mRNA來實現(xiàn)的。(選擇性必修3P93正文)(

)10．轉(zhuǎn)基因作為一項技術(shù)本身是中性的。(選擇性必修3P103正文)(

)11．治療性克隆是指利用克隆技術(shù)獲得胚胎，并將胚胎孕育成為個體的克隆性技術(shù)。(選擇性必修3P106正文)(

)√×√×√×基因工程按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，因此又叫作重組DNA技術(shù)。操作對象及環(huán)境操作水平操作原理結(jié)果生物體外基因DNA分子水平按照人類的需要定向改造生物的遺傳特性基因重組優(yōu)點：能克服遠緣雜交不親和的障礙；定向改造生物的遺傳特性?；蚬こ痰墓ぞ呦拗泼钢饕嬖谟谠松镏芯哂袑Ｒ恍?識別序列)切開DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶運載工具具備的條件結(jié)構(gòu)簡單，大小適中能在宿主細胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在具一個或多個限制酶切位點具標記基因質(zhì)粒、噬菌體

、動植物病毒DNA連接酶、限制酶、DNA聚合酶、解旋酶、DNA酶的比較項目DNA連接酶限制酶DNA聚合酶解旋酶DNA酶作用部位作用對象作用結(jié)果磷酸二酯鍵將DNA片段水解為單個脫氧核苷酸磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵氫鍵DNA片段DNA單個的脫氧核苷酸DNADNA將兩個DNA片段連接成完整的DNA分子切割雙鏈DNA分子將單個的脫氧核苷酸連接到DNA單鏈末端將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈DNA的粗提取與鑒定DNA片段的擴增及電泳鑒定抗蟲棉的培育過程基因工程的基本操作程序目的基因的篩選與獲取基因表達載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測與鑒定目的基因的篩選與獲取特別提醒①從cDNA文庫獲取的目的基因不含啟動子和終止子。②利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物時,應(yīng)將目的基因與乳腺蛋白基因的啟動子連接到一起。耐高溫的DNA聚合酶（Taq酶）DNA模板引物（2種）穩(wěn)定的緩沖溶液（一般添加Mg2+）四種脫氧核苷酸(dNTP)激活真核細胞和細菌的DNA聚合酶體外PCR的條件：dATPdGTPdCTPdTTP3′5′子鏈的延伸方向是5′→3′DNA聚合酶3′5′模板鏈子鏈因為DNA聚合酶不能直接將單個的核苷酸聚合成鏈DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有鏈的3′-端子鏈合成需要引物引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸。用于PCR的引物通常為20~30個核苷酸。在細胞中為一段單鏈RNA，在PCR中為一段人工合成的單鏈DNA。a.什么是引物

在DNA復(fù)制時，DNA聚合酶不能直接從模板鏈的一端直接開始臺成子鏈，必須由引物提供3’端之后才能開始連接脫氧核苷酸。3’3’3’3’5’5’5’5’3’3’5’5’5’5’3’3’DNA解鏈為單鏈高溫(95℃)變性低溫(50℃)復(fù)性中溫(72℃)延伸引物結(jié)合到互補DNA鏈Taq酶從引物起始進行子鏈的合成PCR過程可以在PCR擴增儀(PCR儀)中自動完成。PCR擴增目的基因的過程：如果循環(huán)n次，則共需消耗

個引物。

則共需消耗

對引物。2n－12n+1－2兩種引物都結(jié)合在DNA模板鏈的

端；脫氧核苷酸連接在引物的

端進行延伸。3’設(shè)計引物的依據(jù)是？已知目的基因兩端（3’端）的部分核苷酸序列，以便根據(jù)該序列合成引物。

3’3’5’DNA母鏈13’5’DNA母鏈23’5’引物13’5’引物2呈指數(shù)形式擴增（n次擴增后，DNA數(shù)量約為2n）PCR結(jié)果：①n代后，DNA分子有_____個

②n代后，DNA鏈有_____條③第____代出現(xiàn)完整的目的基因

④n代后，含引物的DNA分子有_____個⑤n代后，共消耗_____個引物

⑥第n代復(fù)制，消耗了______個引物⑦n代后，完整的目的基因有____個2n2n+132n2n+1-22n2n-2n基因表達載體的組成【說明】有時為了滿足應(yīng)用需要，會在載體上人工構(gòu)建誘導(dǎo)型啟動子，當(dāng)誘導(dǎo)物存在時，可以激活或抑制目的基因的表達。特別提醒啟動子、終止子、起始密碼子和終止密碼子的關(guān)系啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(位于mRNA上)。終止子(DNA片段)≠終止密碼子(位于mRNA上)。轉(zhuǎn)化：目的基因進入_________內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細胞穩(wěn)定表達方法：植物細胞：動物細胞：微生物細胞：花粉管通道法、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、顯微注射技術(shù)Ca2+處理法(感受態(tài)細胞法)由于受體細胞有植物、動物、微生物之分，以及目的基因?qū)胧荏w細胞的方法不同，因此，基因表達載體的構(gòu)建也會有差別；將目的基因?qū)胧荏w細胞將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA中，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以使目的基因進入植物細胞。農(nóng)桿菌特點：a.能在自然條件下侵染雙子葉植物和裸子植物，而對大多數(shù)單子葉植物沒有侵染能力；b.農(nóng)桿菌細胞內(nèi)含有Ti質(zhì)粒，當(dāng)它侵染植物細胞后，能將Ti質(zhì)粒上的T-DNA（可轉(zhuǎn)移的DNA）轉(zhuǎn)移到被侵染的細胞，并且將其整合到該細胞的染色體DNA上；c.利用農(nóng)桿菌進行轉(zhuǎn)化的方法：可轉(zhuǎn)移的DNA受體細胞植物細胞動物細胞微生物細胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細胞法受體細胞體細胞受精卵原核細胞轉(zhuǎn)化過程以農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法為例：將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上↓轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌中↓導(dǎo)入植物細胞↓整合到受體細胞的DNA上提純含目的基因的表達載體↓顯微注射↓受精卵發(fā)育↓具有新性狀的個體Ca2＋處理細胞↓感受態(tài)細胞↓基因表達載體與感受態(tài)細胞混合↓感受態(tài)細胞吸收DNA分子

在棉花細胞中，重組表達載體是否導(dǎo)入成功？是否可以穩(wěn)定維持并表達出Bt蛋白？表達出的Bt蛋白是否具有殺蟲的功效？4.目的基因的檢測與鑒定檢測目的基因進入受體細胞后，是否穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性。1.目的：2.檢測內(nèi)容及方法：類型檢測內(nèi)容方法分子水平的檢測個體生物學(xué)水平的鑒定受體細胞的染色體DNA上是否插入了目的基因目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNAPCR等技術(shù)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗原-抗體雜交技術(shù)個體是否具有相應(yīng)性狀抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等基因文庫識別和結(jié)合轉(zhuǎn)錄農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)轉(zhuǎn)基因抗蟲植物基因工程的應(yīng)用農(nóng)牧業(yè)方面醫(yī)藥衛(wèi)生方面轉(zhuǎn)基因抗病植物轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)提高動物的生長速率改良植物的品質(zhì)讓哺乳動物批量生產(chǎn)藥物建立移植器官工廠食品工業(yè)方面生產(chǎn)食品工業(yè)用酶構(gòu)建基因工程菌蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程是指以

及其與

作為基礎(chǔ),通過

或

,來改造

或

蛋白質(zhì),以滿足

。蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律生物功能的關(guān)系改造合成基因現(xiàn)有蛋白質(zhì)制造一種新的人類生產(chǎn)和生活的需求基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系；操作對象：改造或合成基因結(jié)果：改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造一種新的蛋白質(zhì)與基因工程的關(guān)系：目的：以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程理論和技術(shù)：分子生物學(xué)、晶體學(xué)和計算機技術(shù)蛋白質(zhì)工程

合成

新的蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

脫氧核苷酸序列(基因)1、蛋白質(zhì)工程的起點是什么？產(chǎn)物是什么？起點是從預(yù)期蛋白質(zhì)的功能出發(fā)，設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物是改造后的蛋白質(zhì)或新的蛋白質(zhì)。（由于蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，因此蛋白質(zhì)工程是一項難度很高的工程）常見的設(shè)計改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法：（1）對已知的蛋白質(zhì)進行少數(shù)氨基酸的替換（2）對不同來源的蛋白質(zhì)進行拼接（3）從氨基酸排列順序開始設(shè)計全新的蛋白質(zhì)2、蛋白質(zhì)工程的原理是什么？中心法則，體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成過程。DNA-mRNA-蛋白質(zhì)3、蛋白質(zhì)工程為什么可以根據(jù)功能推測結(jié)構(gòu)？結(jié)構(gòu)決定功能，功能反映結(jié)構(gòu)4、為什么可以根據(jù)氨基酸序列推測DNA的脫氧核苷酸序列？由此得到的結(jié)果是否具有唯一性？為什么？氨基酸與堿基存在對應(yīng)關(guān)系：密碼子表不唯一，因為密碼子表具有簡并性5、蛋白質(zhì)真正開始操作的第一步是先對什么東西進行改造，改造后，又需要進行什么樣的操作？真正操作的第一步：對原基因進行改造（如用基因的定點突變技術(shù)進行堿基的替換），或根據(jù)氨基酸序列推導(dǎo)出來的核苷酸序列直接合成新的基因。后續(xù)操作：以上述手段獲取的基因作為目的基因，進行基因工程的操作。蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。長句專練

1.深挖教材類(1)(選擇性必修3P71“旁欄思考”)你能根據(jù)所掌握的知識，推測限制酶存在于原核生物中的主要作用？(2)(選擇性必修3P74“拓展應(yīng)用1”)限制酶不切割細菌本身的DNA分子的原因可能？(3)(選擇性必修3P77“相關(guān)信息”)PCR反應(yīng)緩沖溶液中一般要添加Mg2＋，其原因？當(dāng)外源DNA入侵時，它會利用限制酶來切割外源DNA，使之失效，以保證自身的安全含有某種限制酶的細胞的DNA分子或者不具備這種限制酶的識別序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到了限制酶所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開真核細胞和細菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活2.事實概述類(1)[全國卷Ⅱ，38(2)]以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理？(2)[全國卷Ⅰ，40(1)]質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有________________________(答出兩點即可)，而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。(3)[全國卷Ⅰ，40(1)]在培育某些轉(zhuǎn)基因植物時，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用？(4)[全國卷，40(2)]質(zhì)粒運載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTC……G

G……CTTAA為使運載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點？。在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA能自我復(fù)制、具有標記基因可感染植物，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的末端相同3．原因分析類(1)[全國卷Ⅱ，38(3)]若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞，原因？(答出兩點即可)。(2)[全國卷Ⅰ，38(2)]若用家蠶作為表達基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用________作為載體，