高考生物復習現(xiàn)代生物科技專題第34講基因工程全國公開課一等獎百校聯(lián)賽示范課賽課特等獎課件

第34講基因工程備考·最新考綱1.基因工程誕生(Ⅰ)。2.基因工程原理及技術(Ⅱ)。3.基因工程應用(Ⅱ)。4.蛋白質工程(Ⅰ)。第1頁考點一基因工程基本工具及操作過程[自主梳理]1.基因工程基本工具(1)限制性(核酸)內(nèi)切酶①起源：主要從

生物中分離純化而來。②作用：識別

并切開對應兩個核苷酸之間

。原核特定核苷酸序列磷酸二酯鍵第2頁③結果：產(chǎn)生

或平末端。以下列圖所表示，EcoRⅠ限制酶識別堿基序列是

，切割位點在

之間；SmaⅠ限制酶識別堿基序列是

，切割位點在

之間；說明限制酶含有

。黏性末端GAATTCG和ACCCGGGG和C專一性第3頁(2)DNA連接酶①作用：將限制酶切割下來DNA片段

。②類型慣用類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶起源T4噬菌體功效

只“縫合”“縫合”結果恢復被限制酶切開兩個核苷酸之間大腸桿菌黏性末端黏性末端和平末端磷酸二酯鍵拼接成DNA分子第4頁雙鏈環(huán)狀DNA分子限制酶切割位點標識基因動植物病毒第5頁2.基因工程操作程序PCR反轉錄法化學合成法開啟子標識基因第6頁農(nóng)桿菌轉化法花粉管通道顯微注射DNA分子雜交分子雜交抗原—抗體雜交個體生物學水平第7頁[跟進題組]1.限制性核酸內(nèi)切酶Mun

Ⅰ和限制性核酸內(nèi)切酶EcoR

Ⅰ識別序列及切割位點分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如圖表示四種質粒和目標基因，其中箭頭所指部位為限制性核酸內(nèi)切酶識別位點，質粒陰影部分表示標識基因。適于作為圖示目標基因載體質粒是(

)第8頁解析由圖可知，質粒B上無標識基因，不適合作為載體；質粒C和D標識基因上都有限制性核酸內(nèi)切酶識別位點。只有質粒A上現(xiàn)有標識基因，且Mun

Ⅰ切割點不在標識基因上。答案A第9頁基因工程操作基本工具8個易錯點(1)限制酶是一類酶，而不是一個酶。(2)限制酶成份為蛋白質，其作用發(fā)揮需要適宜理化條件，高溫、強酸或強堿均易使之變性失活。(3)在切割目標基因和載體時要求用同一個限制酶，目標是產(chǎn)生相同黏性末端。(4)將一個基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時產(chǎn)生4個黏性末端。(5)不一樣DNA分子用同一個限制酶切割產(chǎn)生黏性末端都相同，同一個DNA分子用不一樣限制酶切割，產(chǎn)生黏性末端普通不相同。第10頁(6)限制酶切割位點應位于標識基因之外，不能破壞標識基因，方便進行檢測。(7)基因工程中載體與細胞膜上物質運輸載體不一樣?；蚬こ讨休d體是DNA分子，能將目標基因導入受體細胞內(nèi)；膜載體是蛋白質，與細胞膜通透性相關。(8)基因工程中有3種工具，但工具酶只有2種。第11頁2.(·四川卷，9)將蘇云金桿菌Bt蛋白基因導入棉花細胞中，可取得抗棉鈴蟲轉基因棉，其過程以下列圖所表示：(注：農(nóng)桿菌中Ti質粒上只有T-DNA片段能轉移到植物細胞中)。(1)過程①需用同種__________________酶對含Bt基因DNA和Ti質粒進行酶切。為將過程②取得含重組質粒農(nóng)桿菌篩選出來，應使用________培養(yǎng)基。第12頁(2)過程③中將棉花細胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，意在讓________進入棉花細胞；除盡農(nóng)桿菌后，還須轉接到含卡那霉素培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，目標是______________________。(3)若過程④僅取得大量根，則應在培養(yǎng)基中增加__________________以取得芽；部分接種在無激素培養(yǎng)基上芽也能長根，原因是______________________。(4)檢驗轉基因棉抗蟲性狀，慣用方法是__________________。種植轉基因抗蟲棉能降低________使用，以減輕環(huán)境污染。第13頁解析本題考查基因工程與植物細胞工程相關知識。(1)同種限制酶切割質粒和含目標基因DNA，可取得相同黏性末端，以構建基因表示載體。重組質粒含完整卡那霉素抗性基因，故應使用含卡那霉素選擇培養(yǎng)基篩選含重組質粒農(nóng)桿菌。(2)試驗過程中將棉花細胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，其目標是利用含重組質粒農(nóng)桿菌將T—DNA導入棉花細胞中。除去農(nóng)桿菌后在含卡那霉素培養(yǎng)基上培養(yǎng)，其目標是篩選出含有目標基因棉花細胞。(3)培養(yǎng)基中生長素用量與細胞分裂素用量比值高時，利于根分化，抑制芽形成，反之，有利于芽分化，抑制根形成。因芽頂端可合成生長素，故接種在無激素培養(yǎng)基上芽也能長根。(4)可用投放棉鈴蟲方法檢測抗蟲棉抗蟲效果。轉基因抗蟲棉種植可降低農(nóng)藥使用量，從而減輕環(huán)境污染。第14頁答案

(1)限制性核酸內(nèi)切選擇(2)T-DNA篩選取得T-DNA片段植物細胞(3)細胞分裂素濃度芽頂端合成生長素向基部運輸，促進根分化(4)投放棉鈴蟲農(nóng)藥第15頁基因工程操作程序中“三、三、四、一”(1)目標基因“三種獲取方法”①直接從基因組中獲取(基因組文庫、cDNA文庫如反轉錄形成DNA)②利用PCR技術擴增：其實質是在體外對目標基因進行大量復制。用PCR儀控制溫度：變性(95℃)→復性(55℃)→延伸(72℃)③經(jīng)過DNA合成儀用化學方法人工合成(用于序列已知，且核苷酸數(shù)目較少者)第16頁(2)重組載體導入受體細胞“三種類型”①導入植物細胞——農(nóng)桿菌轉化法(花粉管通道法、基因槍法)；②導入動物細胞——顯微注射法(導入受精卵)；③導入微生物細胞——使用Ca2＋處理細胞。(3)目標基因表示與判定“四個層面”第17頁(4)基因工程操作“一個關鍵”——重組載體構建①重組載體組成：②構建過程：第18頁考點二基因工程應用及蛋白質工程[自主梳理]1.基因工程應用(1)動物基因工程：用于提升動物

從而提升產(chǎn)品產(chǎn)量；用于改進畜產(chǎn)品品質；用轉基因動物生產(chǎn)

；用轉基因動物作器官移植

等。(2)植物基因工程：培育抗蟲轉基因植物、抗病轉基因植物和

轉基因植物；利用轉基因改良植物

。生長速度藥品供體抗逆品質第19頁(3)比較基因治療與基因診療：

原理操作過程進展基因治療利用導入有基因缺點細胞中，以表示出正常性狀來治療(疾病)臨床試驗基因診療制作特定

與病人樣品DNA混合，分析雜交帶情況臨床應用基因表示正常基因堿基互補配對DNA探針第20頁2.蛋白質工程(1)概念了解①基礎：蛋白質分子結構規(guī)律及其與生物功效關系。②操作：

或基因合成。③結果：改造了現(xiàn)有蛋白質或制造出

。④目標：依據(jù)人們對蛋白質功效特定需求，對

進行分子設計。(2)蛋白質工程設計流程基因修飾新蛋白質蛋白質結構功效蛋白質結構氨基酸序列脫氧核苷酸序列第21頁[跟進題組]1.(·課標卷Ⅰ，40)[生物——選修3：當代生物科技專題]HIV屬于逆轉錄病毒，是艾滋病病原體?；卮鹨韵聠栴}：(1)用基因工程方法制備HIV某蛋白(目標蛋白)時，可先提取HIV中________，以其作為模板，在________作用下合成________，獲取該目標蛋白基因，構建重組表示載體，隨即導入受體細胞。(2)從受體細胞中分離純化出目標蛋白，該蛋白作為抗原注入機體后，刺激機體產(chǎn)生可與此蛋白結合對應分泌蛋白是________，該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中HIV，檢測原理是________。第22頁(3)已知某種菌造成肺炎在健康人群中罕見，不過在艾滋病患者中卻多發(fā)。引發(fā)這種現(xiàn)象根本原因是HIV主要感染和破壞了患者部分________細胞，降低了患者免疫系統(tǒng)防衛(wèi)功效。(4)人免疫系統(tǒng)有________癌細胞功效。艾滋病患者因為免疫功效缺點，易發(fā)生惡性腫瘤。第23頁解析(1)HIV是RNA病毒，其核酸是單鏈RNA，而在基因工程中構建目標基因表示載體時，載體普通用是質粒，為雙鏈DNA，故先用逆轉錄酶催化HIVRNA逆轉錄為DNA分子再進行基因工程操作。(2)本題包括到了免疫學方面知識，抗原進入機體后能夠產(chǎn)生特異性免疫反應，產(chǎn)生對應抗體，抗體與抗原特異性結合。(3)HIV病毒主要破壞人體T細胞。(4)免疫系統(tǒng)除了含有防衛(wèi)功效外，還有監(jiān)控和去除功效：監(jiān)控并去除體內(nèi)已經(jīng)衰老或因其它原因而被破壞細胞，以及癌變細胞。答案(1)RNA逆轉錄酶cDNA(或DNA)

(2)抗體抗原抗體特異性結合(3)T(或T淋巴)

(4)監(jiān)控和去除第24頁2.(·全國卷Ⅱ，40)已知生物體內(nèi)有一個蛋白質(P)，該蛋白質是一個轉運蛋白，由305個氨基酸組成。假如將P分子中158位絲氨酸變成亮氨酸，240位谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后蛋白質(P1)不但保留P功效，而且含有了酶催化活性?；卮鹨韵聠栴}：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質功效，能夠考慮對蛋白質________________進行改造。(2)以P基因序列為基礎，取得P1基因路徑有修飾________基因或合成________基因，所取得基因表示時是遵照中心法則，中心法則全部內(nèi)容包含___________________復制：以及遺傳信息在不一樣分子之間流動，即：___________________。第25頁(3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程，其基本路徑是從預期蛋白質功效出發(fā)，經(jīng)過___________________________________________和____________________，進而確定相對應脫氧核苷酸序列，據(jù)此取得基因，再經(jīng)表示、純化取得蛋白質，之后還需要對合成蛋白質生物________進行判定。答案

(1)氨基酸序列(或結構)

(2)P

P1

DNA和RNA(或遺傳物質)

DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯)

(3)設計蛋白質結構推測氨基酸序列功效第26頁蛋白質工程與基因工程比較項目蛋白質工程基因工程區(qū)分過程預期蛋白質功效→設計蛋白質結構→推測氨基酸序列→推測脫氧核苷酸序列→合成DNA→表示出蛋白質目標基因獲取→基因表示載體構建→將目標基因導入受體細胞→目標基因檢測與判定實質定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質定向改造生物遺傳特征，以取得人類所需生物類型或生物產(chǎn)品(基因異體表示)結果生產(chǎn)自然界中沒有蛋白質生產(chǎn)自然界中已經(jīng)有蛋白質聯(lián)絡蛋白質工程是在基因工程基礎上延伸出來第二代基因工程，因為對現(xiàn)有蛋白質改造或制造新蛋白質，必須經(jīng)過基因修飾或基因合成實現(xiàn)第27頁易錯易混防范清零[易錯清零]易錯點1誤認為目標基因插入是“隨機”點撥目標基因插入位點不是隨意：基因表示需要開啟子與終止子調控，所以目標基因應插入到開啟子與終止子之間部位，若目標基因插入到開啟子內(nèi)部，開啟子將失去原功效。第28頁易錯點2混同開啟子與起始密碼子，終止子與終止密碼子，不明確標識基因作用點撥開啟子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子(1)開啟子：一段有特殊結構DNA片段，位于基因首端。它是RNA聚合酶識別、結合部位。(2)終止子：一段有特殊結構DNA片段，位于基因尾端。作用是使轉錄過程停頓。(3)起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過程開啟和終止。(4)標識基因：普通為抗生素抗性基因或熒光基因等，其作用是判別受體細胞中是否含有目標基因(目標基因是否導入成功)，從而將含目標基因細胞篩選出來。第29頁易錯點3誤認為切取目標基因與切取載體時“只能”使用“同一個酶”點撥

(1)在獲取目標基因和切割載體時通慣用同種限制酶，以取得相同黏性末端。但假如用兩種不一樣限制酶切割后形成黏性末端相同時，在DNA連接酶作用下目標基因與載體也能夠連接起來。(2)為了預防載體或目標基因黏性末端自己連接即所謂“環(huán)化”可用不一樣限制酶分別處理目標基因和載體，使目標基因兩側及載體上含有兩個不一樣黏性末端。第30頁易錯點4不能依據(jù)目標基因兩端識別位點與運載體中“開啟子—終止子”之間特定序列準確選擇“限制酶”點撥限制酶選擇注意事項(1)依據(jù)目標基因兩端限制酶切點確定限制酶種類①應選擇切點位于目標基因兩端限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。②不能選擇切點位于目標基因內(nèi)部限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。第31頁③為防止目標基因和質粒本身環(huán)化和隨意連接，也可使用不一樣限制酶切割目標基因和質粒，如圖甲也可選擇用Pst

Ⅰ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶切點)。(2)依據(jù)質粒特點確定限制酶種類①所選限制酶要與切割目標基因限制酶相一致，以確保含有