高三一輪復(fù)習(xí)基因工程課件

基因工程概念是指按照人們的愿望，通過(guò)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制品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫重組DNA技術(shù)。原理操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過(guò)程目的優(yōu)點(diǎn)基因重組生物體外基因DNA分子水平剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)定向改造生物的遺傳性狀定向改造生物體的性狀，目的性強(qiáng)

育種周期短，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙課本67頁(yè)基因工程概念是指按照人們的愿望，通過(guò)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制品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫重組DNA技術(shù)?；竟ぞ叻肿邮中g(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶分子縫合針——DNA連接酶分子運(yùn)輸車——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶來(lái)源分類作用結(jié)果原核生物中分離提純SmaⅠ限制酶EcoRⅠ限制酶平末端黏性末端在G和C之間在G和A之間切割位點(diǎn)作用部位特定切點(diǎn)上的磷酸二酯鍵特點(diǎn)專一性ATCGTAGC5’3’【重點(diǎn)難點(diǎn)·透析】限制酶的選擇原則(1)不破壞目的基因原則：如圖甲中可選擇PstⅠ，而不選擇SmaⅠ。(2)保留標(biāo)記基因、啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)原則：所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中不選擇SmaⅠ。(3)確保目的基因和載體出現(xiàn)相同黏性末端原則：通常選擇與切割目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒，如圖中PstⅠ；為避免目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖也可選擇PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶。D1.(2023·江蘇鹽城調(diào)研)圖甲、乙中的箭頭表示三種限制性內(nèi)切核酸酶的酶切位點(diǎn)，AmpR表示氨芐青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，可用PstⅠ和HindⅢ切割質(zhì)粒和外源DNAB.在酶切過(guò)程中，不能破壞質(zhì)粒中全部的標(biāo)記基因C.若只用PstⅠ處理質(zhì)粒和外源DNA分子片段，無(wú)法避免自身環(huán)化和反向連接D.導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌可以在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)分子縫合針——DNA連接酶作用將雙鏈DNA片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，形成重組DNA分子。作用部位磷酸二酯鍵類型來(lái)源功能E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌T4噬菌體只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點(diǎn)模板作用對(duì)象作用結(jié)果用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要需要DNA的一條鏈作模板形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵DNA連接酶與DNA聚合酶的區(qū)別：1.根據(jù)所學(xué)知識(shí)，完成以下填空：①限制酶②解旋酶③DNA連接酶④DNA聚合酶⑤RNA聚合酶baA.切斷a處的酶為_(kāi)______

B.連接a處的酶為_(kāi)______C.切斷b處的酶為_(kāi)______①③④⑤②a：磷酸二酯鍵；b：氫鍵分子運(yùn)輸車——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體種類質(zhì)粒噬菌體動(dòng)植物病毒一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)胞核或擬核外的并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子。作用將目的基因（外源DNA片段）轉(zhuǎn)移（導(dǎo)入）到受體細(xì)胞中去特點(diǎn)②能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定保存和自我復(fù)制；①具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)，便于外源基因插入；③具有標(biāo)記基因，便于重組DNA的鑒定和篩選；④對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害；標(biāo)記基因的作用

標(biāo)記基因可用于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞：【重點(diǎn)難點(diǎn)·透析】2.(2021·全國(guó)乙卷，38)用DNA重組技術(shù)可以賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人類需要的生物產(chǎn)品。在此過(guò)程中需要使用多種工具酶，其中4種限制性內(nèi)切核酸酶的切割位點(diǎn)如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)常用的DNA連接酶有E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。上圖中_________________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA連接酶連接。上圖中_______________________________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ(2)DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學(xué)鍵是______________。(3)DNA重組技術(shù)中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征。如質(zhì)粒DNA分子上有復(fù)制原點(diǎn)，可以保證質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能________；質(zhì)粒DNA分子上有________________，便于外源DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有標(biāo)記基因(如某種抗生素抗性基因)，利用抗生素可篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞，方法是_____________________________________________________________________。(4)表達(dá)載體含有啟動(dòng)子，啟動(dòng)子是指_________________________________________________。磷酸二酯鍵自我復(fù)制限制酶切割位點(diǎn)用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞，能夠存活的即為含有質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列基因工程概念是指按照人們的愿望，通過(guò)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制品?；竟ぞ叻肿邮中g(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶分子縫合針——DNA連接酶分子運(yùn)輸車——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體操作程序目的基因的篩選和獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)和鑒定前提核心關(guān)鍵保證目的基因的篩選和獲取目的基因在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物等的基因。目的基因獲取途徑從已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中獲取PCR擴(kuò)增目的基因原理DNA半保留復(fù)制概念在體外提供DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)原料DNA母鏈4種脫氧核苷酸耐高溫的DNA聚合酶引物目的基因的篩選和獲取目的基因獲取途徑從已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中獲取PCR擴(kuò)增目的基因原理DNA半保留復(fù)制概念在體外提供DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)原料DNA母鏈4種脫氧核苷酸耐高溫的DNA聚合酶引物過(guò)程變性復(fù)性延伸溫度超過(guò)90℃時(shí)，DNA雙鏈氫鍵斷裂形成單鏈溫度下降到50℃左右，兩種引物通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條DNA單鏈結(jié)合溫度上升到72℃左右，四種脫氧核苷酸在耐高溫的DNA聚合酶作用下，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成新的DNA鏈目的基因的篩選和獲取目的基因獲取途徑從已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中獲取PCR擴(kuò)增目的基因原理DNA半保留復(fù)制概念在體外提供DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)原料DNA母鏈4種脫氧核苷酸耐高溫的DNA聚合酶引物過(guò)程變性復(fù)性延伸結(jié)果呈指數(shù)形式增長(zhǎng)鑒定采用瓊脂糖凝膠電泳來(lái)鑒定產(chǎn)物名師解讀選擇性必修三課本77頁(yè)基因表達(dá)載體的構(gòu)建同種限制酶或產(chǎn)生相同黏性末端的限制酶切割DNA連接酶目的基因限制酶切割位點(diǎn)獲取目的基因限制酶切割位點(diǎn)質(zhì)粒重組DNA分子限制酶限制酶過(guò)程標(biāo)記基因復(fù)制原點(diǎn)啟動(dòng)子終止子目的基因位置：基因的上游功能：是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，具有驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的作用。位置：基因下游作用：使轉(zhuǎn)錄在所需的地方停止下來(lái)。能夠在受體細(xì)胞中自我復(fù)制或整合到受體DNA上注意：1.基因表達(dá)載體構(gòu)建過(guò)程中不能破壞啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)、標(biāo)記基因等。2.目的基因必須插入啟動(dòng)子和終止子之間。結(jié)果本質(zhì)作用啟動(dòng)子終止子起始密碼子終止密碼子啟動(dòng)子與終止子，起始密碼子和終止密碼子一段DNA一段DNAmRNA上三個(gè)相鄰的堿基mRNA上三個(gè)相鄰的堿基RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄決定轉(zhuǎn)錄的結(jié)束決定翻譯的開(kāi)始決定翻譯的結(jié)束將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞受體細(xì)胞導(dǎo)入方法植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞原核細(xì)胞花粉管通道法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)Ga+處理法花粉管通道法②在植物授粉后一定時(shí)間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴在花柱切面，使目的基因通過(guò)花粉管通道進(jìn)入胚囊。①用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；操作特點(diǎn)①利用植物授粉后形成的天然花粉管通道，將外源基因攜帶進(jìn)入胚囊，此時(shí)的受精卵未形成細(xì)胞壁，且正在進(jìn)行活躍的DNA復(fù)制，容易將外源DNA片段整合到受體基因組中。②操作簡(jiǎn)單、技術(shù)成本低，免去了組織培養(yǎng)以及誘導(dǎo)再生植株的全套人工培養(yǎng)過(guò)程。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌的特點(diǎn)農(nóng)桿菌生活在土壤中的微生物，自然條件下可侵染雙子葉植物和裸子植物，而對(duì)大多數(shù)單子葉植物沒(méi)有侵染能力。農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含有Ti質(zhì)粒，當(dāng)它侵染植物細(xì)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(xì)胞，并且將其整合到該細(xì)胞的染色體DNA上。T-DNA目的基因含目的基因的重組Ti質(zhì)粒含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌植物細(xì)胞將目的基因插入染色體DNA中表現(xiàn)出新性狀的植物(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中的兩次拼接：第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒的T-DNA上，第二次拼接(非人工操作)是指插入目的基因的T-DNA拼接到受體細(xì)胞的染色體DNA上；兩次導(dǎo)入：第一次導(dǎo)入是將含目的基因的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌，第二次導(dǎo)入(非人工操作)是指含目的基因的T-DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞。T-DNA目的基因含目的基因的重組Ti質(zhì)粒含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌植物細(xì)胞將目的基因插入染色體DNA中表現(xiàn)出新性狀的植物顯微注射技術(shù)Ga+處理法①受體細(xì)胞：常用原核生物作為受體細(xì)胞，其中以大腸桿菌最廣泛。

優(yōu)點(diǎn)：繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少、易于培養(yǎng)。②Ca2+處理法（感受態(tài)細(xì)胞法）的一般過(guò)程Ca2+處理大腸桿菌使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)Ca2+的作用：增加細(xì)胞的通透性這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞一般利用溫度變化導(dǎo)入將重組的基因表達(dá)載體導(dǎo)入其中目的基因的檢測(cè)和鑒定檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等PCR擴(kuò)增DNA分子雜交技術(shù)抗原—抗體雜交技術(shù)分子水平的檢測(cè)個(gè)體水平的鑒定PCR擴(kuò)增RNA分子雜交技術(shù)2.(2022·全國(guó)乙卷，38)新冠疫情出現(xiàn)后，病毒核酸檢測(cè)和疫苗接種在疫情防控中發(fā)揮了重要作用。回答下列問(wèn)題： (1)新冠病毒是一種RNA病毒，檢測(cè)新冠病毒RNA(核酸檢測(cè))可以采取RT—PCR法。這種方法的基本原理是先以病毒RNA為模板合成cDNA，這一過(guò)程需要的酶是________________________，再通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增相應(yīng)的DNA片段。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷被檢測(cè)者是否感染新冠病毒。(2)為了確保新冠病毒核酸檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)必須依據(jù)新冠病毒RNA中的_____________________來(lái)進(jìn)行。PCR過(guò)程每次循環(huán)分為3步，其中溫度最低的一步是______________。逆轉(zhuǎn)錄酶(或反轉(zhuǎn)錄酶)

特異性核苷酸序列復(fù)性(或退火)(3)某人同時(shí)進(jìn)行了新冠病毒核酸檢測(cè)和抗體檢測(cè)(檢測(cè)體內(nèi)是否有新冠病毒抗體)，若核酸檢測(cè)結(jié)果為陰性而抗體檢測(cè)結(jié)果為陽(yáng)性，說(shuō)明________________________(答出1種情況即可)；若核酸檢測(cè)和抗體檢測(cè)