高三一輪復(fù)習(xí)生物基因工程課件((1))

問題探討普通棉花

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉將蘇云金桿菌中的Bt抗蟲蛋白基因轉(zhuǎn)入普通棉花我國是棉花的生產(chǎn)和消費(fèi)大國。棉花在種植過程中，常常會受到一些害蟲的侵襲，其中以棉鈴蟲最為常見。如何能培育出自身就能抵抗蟲害的棉花新品種呢？專題一基因工程階段性總結(jié)閱讀課本P1-25頁，完成導(dǎo)學(xué)提綱相關(guān)內(nèi)容

按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。基因工程的別名操作環(huán)境原理操作水平優(yōu)勢目的DNA重組技術(shù)生物體外基因重組創(chuàng)造出更符合人們需要的生物類型和生物產(chǎn)品克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙，定向改造生物的遺傳性狀DNA分子水平一.基因工程的概念與雜交育種相比

與誘變育種相比限制酶DNA連接酶載體①對受體細(xì)胞無害②有一個至多個限制酶切割位點(diǎn)③有特殊的標(biāo)記基因④能自我復(fù)制或能整合到宿主DNA上質(zhì)粒、λ噬菌體衍生物、動植物病毒基因工程的基本工具作為載體的條件種類:磷酸二酯鍵來源：主要來源于原核生物特點(diǎn)：作用部位：具有專一性結(jié)果：形成黏性末端或平末端作用部位：磷酸二酯鍵種類：E.coliDNA連接酶、T4DNA連接酶作用：把兩條雙鏈DNA片段拼接起來

課堂小結(jié)三.知識延伸名稱作用部位底物作用結(jié)果限制酶DNA連接酶DNA聚合酶DNA（水解）酶解旋酶RNA聚合酶磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵氫鍵磷酸二酯鍵DNADNA片段脫氧核苷酸DNADNA核糖核苷酸將DNA切成兩個片段將兩個DNA片段連接為一個DNA分子將單個脫氧核苷酸依次連接成DNA單鏈將DNA分子水解為單個脫氧核苷酸將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈將單個核苷酸依次連接成RNA單鏈1.如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是()A.①②③④

B.①②④③C.①④②③

D.①④③②C練習(xí)與應(yīng)用轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制中心法則——克里克基因的表達(dá)：指的是轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段DNA片段基因1基因2基因3放大非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游編碼區(qū)：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA，進(jìn)一步編碼（翻譯）出蛋白質(zhì)的DNA區(qū)段。非編碼區(qū)：不能轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的mRNA，不能編碼蛋白質(zhì)的區(qū)段。非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游啟動子終止子間隔的、不連續(xù)的內(nèi)含子外顯子外顯子：內(nèi)含子：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA，進(jìn)一步能編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA，但卻不能編碼蛋白質(zhì)的DNA序列?；蚴怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段——真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)有關(guān)的酶RNA聚合酶hnRNA(mRNA的前體）mRNAcDNA逆轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄剪接逆轉(zhuǎn)錄啟動子終止子基因真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)基因組文庫CDNA文庫以mRNA為模板,逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的目的基因中沒有內(nèi)含子、啟動子和終止子。獲取目的基因基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定基因工程的應(yīng)用運(yùn)載體的選擇及改造構(gòu)建表達(dá)載體的工具檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄和翻譯終端檢測是否達(dá)到轉(zhuǎn)基因的目標(biāo)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法Ca2+處理法顯微注射技術(shù)轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物轉(zhuǎn)基因動物基因治療基因組文庫cDNA文庫PCR技術(shù)擴(kuò)增人工化學(xué)合成四.基因工程的基本操作程序乳腺生物反應(yīng)器的生產(chǎn)過程獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體導(dǎo)入哺乳動物受精卵形成胚胎將胚胎送入母體動物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（如血清蛋白基因、人生長激素基因等）（顯微注射法）（利用分泌的乳汁生產(chǎn)所需的藥物）（藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因的啟動子）（胚胎移植技術(shù)）鞏固提升【例1】生長激素具有促進(jìn)人體生長的作用，可用于治療侏儒癥兒童患者。某科研人員采用基因工程培育轉(zhuǎn)基因羊作為乳腺生物反應(yīng)器，使其能合成生長激素且只存在于乳汁中。下列有關(guān)敘述錯誤的是（）

A．培育乳腺生物反應(yīng)器常選用乳腺細(xì)胞作為受體細(xì)胞

B．常選用顯微注射法將含有生長激素基因的表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞

C．人的生長激素基因在乳腺細(xì)胞通過轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)

D．乳腺生物反應(yīng)器的體細(xì)胞含有人的生長激素基因A鞏固提升【例2】某些膀胱上皮細(xì)胞可以產(chǎn)生一種稱為尿血小板溶素的膜蛋白?？茖W(xué)家將人的生長激素基因插入小鼠基因組內(nèi)制成膀胱生物反應(yīng)器，使小鼠膀胱可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。下列說法正確的是（

）

A．利用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)人的生長激素屬于蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

B．需要將尿血小板溶素基因與生長激素基因的啟動子重組在一起

C．轉(zhuǎn)基因小鼠中，人的生長激素基因只存在于膀胱上皮細(xì)胞中

D．只在小鼠細(xì)胞中檢測到人的生長激素基因，不能說明該技術(shù)已獲得成功Dabcd限制酶切割DNA連接酶連接缺點(diǎn)1缺點(diǎn)2缺點(diǎn)3反向連接重組DNA質(zhì)粒自身環(huán)化目的基因自身環(huán)化1.單酶切的缺點(diǎn)五.知識延伸正向連接重組DNA限制酶a切割限制酶b切割限制酶a切割限制酶b切割DNA連接酶連接abcd質(zhì)粒不會重新環(huán)化目的基因不會被環(huán)化優(yōu)點(diǎn)1:優(yōu)點(diǎn)2:優(yōu)點(diǎn)3:目的基因與質(zhì)粒不會發(fā)生反向連接確保目的基因與運(yùn)載體定向連接，減少重組雜物。2.雙酶切的優(yōu)點(diǎn)(1)獲取目的基因和切割載體時,通常使用同種限制酶,目的是

。但是使用該法缺點(diǎn)是容易發(fā)生

以及

，為了避免上述情況發(fā)生，可采取的措施是

。產(chǎn)生相同的黏性末端目的基因與質(zhì)粒反向連接目的基因的自身環(huán)化、質(zhì)粒的自身環(huán)化分別使用兩種限制酶去切割目的基因和運(yùn)載體(2)獲取一個目的基因需限制酶切割

次,共產(chǎn)生

個游離的磷酸基團(tuán)。兩4習(xí)題鞏固——用限制酶切割時需注意的事項(xiàng)(3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有_____________

___和________________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是_____________________。E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶2.基因工程利用某目的基因(圖甲)和P1噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重組DNA。限制性核酸內(nèi)切酶分別是BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析錯誤的是()DA.構(gòu)建重組DNA時，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體B.構(gòu)建重組DNA時，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體

C.圖乙中的P1噬菌體載體只用EcoRⅠ切割后，含有2個游離的磷酸基團(tuán)D.用EcoRI切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，只能產(chǎn)

生一種重組DNA【例3】圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點(diǎn)是唯一的)。根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：(1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被________酶切后的產(chǎn)物連接，理由是______________________________________________。Sau3AⅠ兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端(2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示，這三種重組子中，不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有__________，不能表達(dá)的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。圖(c)甲、丙甲中目的基因插入在啟動子的上游；丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄1.2020年諾貝爾化學(xué)獎授予兩位女科學(xué)家以表彰她們“開發(fā)出一種基因組編輯方法”。CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng)工作原理如圖所示，下列關(guān)于此技術(shù)的解釋錯誤的是()

A.Cas9為一種能使磷酸二酯鍵斷裂的酶B．DNA－RNA雜交區(qū)域不存在T—A堿基對C．在單鏈向?qū)NA中也存在堿基互補(bǔ)配對D．人為改變向?qū)NA的序列可實(shí)現(xiàn)對特定基因的切割B3.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胡蘿卜中存在冷誘導(dǎo)的抗凍蛋白(AFP)，克隆其cDNA，通過基因工程可用來改良植物的抗寒性。下圖為利用胡蘿卜的AFP基因培育抗寒性強(qiáng)的番茄植株的過程。請據(jù)圖回答問題。(1)以幼小胡蘿卜植株細(xì)胞中的mRNA為材料獲得抗凍蛋白cDNA，要依據(jù)_________________原則。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增AFP基因時，需要加入兩種引物，原因是___________酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈，用兩種引物才能確保DNA的兩條鏈同時被擴(kuò)增，該酶只能復(fù)制處于__之間的DNA序列，一個DNA分子經(jīng)三輪復(fù)制以后，含有兩種引物的DNA分子有

個。堿基互補(bǔ)配對熱穩(wěn)定DNA聚合

(Taq)兩個引物6(2)將AFP基因?qū)胫参锛?xì)胞時，目前常用的目的基因載體是Ti質(zhì)粒，AFP基因必須插入該基因載體的

上。將重組AFP基因的表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌，再感染番茄細(xì)胞，可經(jīng)過

技術(shù)形成轉(zhuǎn)基因植株。(3)若要在個體水平上檢測抗寒性強(qiáng)的番茄植株是否培育成功，請寫出檢測思路__________________________________

。T-DNA植物組織培養(yǎng)將獲得的轉(zhuǎn)基因植株放在低溫(寒冷)環(huán)境中培養(yǎng)，若該植株能正常生長繁殖，則表明抗寒性強(qiáng)的番茄植株培育成功4．根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：(1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有

和

。(2)質(zhì)粒載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTC……G

G……CTTAA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(diǎn)是

。(3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即

DNA連接酶和

DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是

，產(chǎn)物是

若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用PCR技術(shù)。

(5)基因工程中除質(zhì)粒外，

和

也可作為載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是

。黏性末端平末端切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同E·coliT4mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)噬菌體(λ噬菌體的衍生物)動植物病毒未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱1.研究人員將一種海魚的抗凍蛋白基因afp整合到土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上，然后用它侵染番茄細(xì)胞，獲得了抗凍的番茄品種。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）afp基因是培育抗凍番茄用到的目的基因。（

）（2）構(gòu)建含有afp基因的Ti質(zhì)粒需要限制酶、DNA連接酶和核酸酶。（

）（3）只要檢測出番茄細(xì)胞中含有afp基因，就代表抗凍番茄培育成功。（

）√××練習(xí)與應(yīng)用2.利用PCR既可以快速擴(kuò)增特定基因，也可以檢測基因的表達(dá)。下列有關(guān)PCR的敘述錯誤的是（

）

A.PCR用的DNA聚合酶是一種耐高溫酶

B.變性過程中雙鏈DNA的解開不需要解旋酶

C.復(fù)性過程中引物與模板鏈的結(jié)合遵循堿基互補(bǔ)配對原則

D.延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP和4種核糖核苷酸D3.下列有關(guān)基因工程中目的基