浙江專用2020版高考生物大一輪復習第十一部分現代生物科技專題35基因工程課件.ppt

1、第十一部分 現代生物科技專題,第35講基因工程,教材梳理,題型探究,基因工程的誕生和操作工具 1.基因工程的誕生,遺傳物質,遺傳物質,受體細胞,重組DNA分子,DNA雙螺旋結構,限制性核酸內切酶,質粒載體,教材梳理,題型探究,2.基因工程的基本工具 (1)限制性核酸內切酶 作用:特異性識別雙鏈分子內一小段特殊的脫氧核苷酸序列,并且使其中特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 結果:形成末端和平末端。 (2)DNA連接酶 作用:將具有末端的2個DNA片段連接在一起,形成的化學鍵是磷酸二酯鍵,結果:形成重組DNA分子,DNA,粘性,堿基互補,教材梳理,題型探究,3)載體 質粒:獨立于細菌細

2、胞之外、能夠自主復制的雙鏈 分子。 質粒是基因工程中常用的載體(最常用的是的質粒),其他載體還有、植物病毒和,擬核,環(huán)狀DNA,大腸桿菌,噬菌體,動物病毒,教材梳理,題型探究,考向一基因工程的操作工具 【典例1-1】 下圖中和代表的酶及二者作用部位分別是(,A.DNA連接酶限制性核酸內切酶氫鍵 B.DNA水解酶逆轉錄酶氫鍵 C.RNA水解酶限制性核酸內切酶肽鍵 D.限制性核酸內切酶DNA連接酶磷酸二酯鍵,答案,解析,教材梳理,題型探究,典例1-2】 若要利用某目的基因(見圖甲)和P1噬菌體載體(見圖乙)構建重組DNA(見圖丙),限制性核酸內切酶的酶切位點分別是Bgl(AGATCT)、EcoR(

3、GAATTC)和Sau3A(GATC)。下列分析合理的是 () A.用EcoR切割目的基因和P1噬菌體載體 B.用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌體載體 C.用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌體載體 D.用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌體載體,答案,解析,教材梳理,題型探究,易錯提醒幾種易混淆酶的比較,教材梳理,題型探究,考向二基因工程中的載體需要的條件 【典例1-3】 限制性核酸內切酶Mun和限制性核酸內切酶EcoR的識別序列及切割位點分別是CAATTG和GAATTC。如圖表示四種質粒和目的基因,適于作為圖示目的基因載體的質粒(箭頭所指部位為限制性核酸內切酶的識別位

4、點,質粒的陰影部分表示標記基因)是(,A.B.C.D,答案,解析,教材梳理,題型探究,真題演練,基因工程的原理、基本操作步驟和應用 1.基因工程的原理 (1)基本原理:讓人們感興趣的基因(即)在宿主細胞中穩(wěn)定和高效地表達。 (2)基因工程的基本要素:多種、載體和宿主細胞等。 2.基因工程的基本操作步驟 (1)獲得目的基因,目的基因,工具酶,目的基因,PCR擴增,基因文庫,教材梳理,題型探究,真題演練,2)形成重組DNA分子(基因工程的核心) 通常用分別切割 和DNA,然后用將目的基因和載體DNA連接在一起,形成重組DNA分子。 (3)將重組DNA分子導入受體細胞 常用的受體細胞:、枯草桿菌、

5、和動植物細胞等,相同的限制性核酸內切酶,目的基因,載體,DNA連接酶,大腸桿菌,酵母菌,教材梳理,題型探究,真題演練,4)篩選含有目的基因的受體細胞 篩選原因:并不是所有的細胞都接納了,因此,需篩選含的受體細胞。 篩選方法:用選擇培養(yǎng)基篩選,如質粒上有抗生素的抗性基因,可用含的培養(yǎng)基培養(yǎng)受體細胞,篩選出含 的受體細胞。 (5)目的基因的表達 目的基因在中表達,產生人們需要的功能物質,重組DNA分子,目的基因,抗生素,重組DNA分子,宿主細胞,教材梳理,題型探究,真題演練,3.基因工程的應用,遺傳 育種,干擾素,乙型肝炎疫苗,目標細胞,糾正或補償,教材梳理,題型探究,真題演練,可降解,分解石油,

6、重金屬,工業(yè)廢水,教材梳理,題型探究,真題演練,考向一基因工程的原理和技術 【典例2-1】 科學家將外源目的基因與大腸桿菌的質粒進行重組,并在大腸桿菌中成功表達。下圖表示構建重組質粒和篩選含目的基因的大腸桿菌的過程。請據圖回答下列問題,教材梳理,題型探究,真題演練,1)步驟和中常用的工具酶是和。 (2)經過和步驟后,有些質粒上的基因內插入了外源目的基因,形成重組質粒。 (3)步驟是的過程。為了促進該過程,應該用處理大腸桿菌。 (4)步驟是將三角瓶內的大腸桿菌接種到含有四環(huán)素的培養(yǎng)基A上培養(yǎng),目的是篩選。能在A中生長的大腸桿菌有種。 (5)步驟是用無菌牙簽挑取A上的單個菌落,分別接種到B(含氨芐

7、青霉素和四環(huán)素)和C(含四環(huán)素)兩個培養(yǎng)基的相同位置上。一段時間后,菌落的生長狀況如上圖所示。含有目的基因的菌落位于(填“B”或“C”)上,請在圖中相應位置上圈出來,教材梳理,題型探究,真題演練,答案:(1)限制性核酸內切酶DNA連接酶 (2)氨芐青霉素抗性 (3)將重組質粒導入大腸桿菌氯化鈣 (4)含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌2 (5)C 如右圖所示,教材梳理,題型探究,真題演練,解析:(1)步驟和是將目的基因和質粒用同種限制性核酸內切酶進行切割,得到相同的粘性末端,然后用DNA連接酶將二者連接起來,形成重組質粒。(2)質粒上有氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,根據步驟和構建的重組質粒的圖像

8、可知,部分質粒的氨芐青霉素抗性基因中插入了目的基因。(3)據題圖可知,步驟是將重組質粒導入受體細胞大腸桿菌中;氯化鈣處理可增加大腸桿菌細胞壁的通透性,增強其對重組質粒的吸收能力。(4)由于質粒上具有四環(huán)素抗性基因,且未被目的基因插入,因此,凡是導入質粒的大腸桿菌均對四環(huán)素具有抗性,可以存活,沒有導入質粒的不能存活,于是可以篩選出含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌;能夠在A上生長的大腸桿菌有2種,分別是導入空白質粒的大腸桿菌和導入重組質粒的大腸桿菌,教材梳理,題型探究,真題演練,5)目的基因的插入破壞了氨芐青霉素抗性基因,因此含有目的基因的大腸桿菌無法在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基B上存活,但能在C上存活,其所

9、在位置即為B中未長出而C中長出菌落的位置,教材梳理,題型探究,真題演練,易錯提醒基因工程操作中的易錯點 (1)一般情況下,用同一種限制性核酸內切酶切割質粒和含有目的基因的片段,但有時可用兩種限制性核酸內切酶分別切割質粒和目的基因,這樣可避免質粒和質粒之間、目的基因和目的基因之間的連接。 (2)目的基因進入受體細胞內,并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程,稱為轉化。轉化的實質是目的基因整合到受體細胞染色體基因組中。 (3)標記基因的作用篩選、檢測目的基因是否導入受體細胞,常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達產物為帶顏色的物質)等,教材梳理,題型探究,真題演練,考向二基因工程的應用 【典例2-2

10、】 蘇云金桿菌(Bt)能產生具有殺蟲能力的毒素蛋白。圖1是轉Bt毒素蛋白基因植物的重組DNA形成過程示意圖;圖2是毒素蛋白基因進入植物細胞后發(fā)生的兩種生物大分子合成的過程,據圖回答下列問題,教材梳理,題型探究,真題演練,圖1 圖2,教材梳理,題型探究,真題演練,1)將圖1中的DNA用Hind、BamH完全酶切后,反應管中有種DNA片段。過程需要用到酶。 (2)假設圖1中質粒原來BamH識別位點的堿基序列變?yōu)榱肆硪环N限制酶Bcl識別位點的堿基序列,現用Bcl和Hind切割質粒,則該圖1中的DNA右側還能選擇BamH進行切割,并能獲得所需重組質粒嗎?并請說明理由。 (3)若上述假設成立,并成功形成

11、重組質粒,則重組質粒 () A.既能被BamH也能被Hind切開 B.能被BamH但不能被Hind切開 C.既不能被BamH也不能被Hind切開 D.能被Hind但不能被BamH切開,教材梳理,題型探究,真題演練,4)圖2中鏈是。不同組織細胞的相同DNA進行過程時啟用的起始點(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”),其原因是。 (5)要想檢測導入的Bt毒素蛋白基因是否表達,在分子水平上可用法進行檢測,如果出現雜交帶,說明目的基因已經表達蛋白質產品,轉基因植物培育成功,答案:(1)4DNA連接(2)能,切割后露出的粘性末端相同(3)D(4)mRNA不完全相同不同組織細胞中基因會進行選擇性表達(

12、5)抗原抗體雜交,教材梳理,題型探究,真題演練,解析:(1)由于圖1中的DNA上有Hind和BamH的3個識別位點,所以用這兩種酶完全酶切后,形成4種DNA片段。(2)Bcl與BamH酶切割目的基因后形成的粘性末端一樣,故該圖中的DNA右側還能選擇BamH進行切割,并能獲得所需重組質粒。(3)根據酶切位點和識別的堿基序列可知,重組質粒只能被Hind但不能被BamH切開。(4)從圖2可知,鏈是以DNA的一條鏈作為模板進行轉錄形成的信使RNA分子,不同組織細胞的相同DNA在轉錄時,如果是相同基因一般轉錄起點相同,不同的基因轉錄起點不同。(5)檢測目的基因是否在受體細胞內表達,分子水平上的檢測是向分

13、泌物中加入抗體,通過抗原抗體特異性結合形成雜交帶加以檢測,如果能形成,說明表達了,如果不能形成,說明沒有表達,教材梳理,題型探究,真題演練,知識歸納基因工程中的幾種檢測方法,教材梳理,題型探究,真題演練,2016浙江4月選考,32節(jié)選)兔肝細胞中的基因E編碼代謝甲醛的酶,擬利用基因工程技術將基因E轉入矮牽牛中,以提高矮牽牛對甲醛的代謝能力,請回答下列問題。 (1)從兔肝細胞中提取mRNA,在酶的作用下形成互補DNA,然后以此DNA為模板擴增得到基因E。在相關酶的作用下,將基因E與Ti質粒連接在一起,形成,再導入用氯化鈣處理的,侵染矮牽牛葉片。將被侵染的葉片除菌后進行培養(yǎng),最終得到轉基因矮牽牛。其中培養(yǎng)過程正確的是。 A.葉片在含合適濃度生長素的培養(yǎng)基上分化形成愈傷組織 B.愈傷組織在含細胞分裂素和生長素配比較高的培養(yǎng)基上形成芽 C.再生的芽在細胞分裂素含量高的培養(yǎng)基上生根 D.愈傷組織在含合適濃度植物生長調節(jié)劑的培養(yǎng)基上脫分化形成再生植株,教材梳理,題型探究,真題演練,2)取轉基因矮牽牛葉片,放入含MS液體培養(yǎng)基和適量濃度甲醛且密封的試管中,將試管置于上,進行液體懸浮培養(yǎng)。一段時間后測定培養(yǎng)基中甲醛的含量,以判斷基因E是否在轉基因矮牽牛中正常表達。培養(yǎng)過程中液體培養(yǎng)基的作用:一是提供營養(yǎng);二是,