2023屆復(fù)習(xí) 二輪復(fù)習(xí)　基因工程 課件 （36張）

專題九生物技術(shù)與工程思維導(dǎo)圖體系構(gòu)建第17講基因工程專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升1.科學(xué)家利用蘇云金桿菌的“殺蟲基因”轉(zhuǎn)到棉花里，讓棉花產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白抵抗蟲害。檢測Bt基因是否插入到棉花的DNA上。請簡要寫出該方法的實驗過程，并對結(jié)果進行分析。(選擇性必修3P76“從社會中來”)__________________________________________________________________________________________________________________________________專題九生物技術(shù)與工程提示：將轉(zhuǎn)基因的棉花的基因組DNA提取出來，將含Bt基因的DNA片段進行PCR技術(shù)擴增，并將擴增出的基因片段進行電泳鑒定。若僅出現(xiàn)一條條帶，表明目的基因已插入到受體細(xì)胞的DNA中。教材剖析擴展提升2．構(gòu)建基因表達(dá)載體時，為避免DNA片段和載體自身環(huán)化及基因表達(dá)載體等的任意拼接，應(yīng)采取何種措施？(選擇性必修3P80“文字信息”)__________________________________________________________________________________________________________________________________3.干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病。利用大腸桿菌可構(gòu)建干擾素工程菌，該工程菌不能生產(chǎn)有活性的干擾素，請解釋其原因。(選擇性必修3P90“資料卡”)__________________________________________________________________________________________________________________________________專題九生物技術(shù)與工程提示：采用不同的限制酶切割，產(chǎn)生不同的末端。提示：大腸桿菌為原核生物，無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不具備加工干擾素的能力。教材剖析擴展提升4.轉(zhuǎn)基因植物所攜帶的目的基因可能傳遞給非轉(zhuǎn)基因植物，造成基因污染。如果將目的基因?qū)肴~綠體DNA中，就可以有效避免基因污染，原因是什么？(選擇性必修3P102“相關(guān)信息”)__________________________________________________________________________________________________________________________________5.治療性克隆獲得的組織器官在移植時一般不會出現(xiàn)排異反應(yīng)，其根本原因是什么？(選擇性必修3P54“文字信息”)__________________________________________________________________________________________________________________________________專題九生物技術(shù)與工程提示：葉綠體基因不會通過花粉傳給下一代。提示：治療性克隆獲得的組織和器官的絕大多數(shù)遺傳物質(zhì)和患者相同。教材剖析擴展提升1.有時為了滿足應(yīng)用需要，會在運載體中人工構(gòu)建誘導(dǎo)型啟動子，其目的是什么？2．做粗提取DNA的實驗時，常選用雞血細(xì)胞、豬肝細(xì)胞以及新鮮的洋蔥、菜花作為實驗材料，而不選用豬血細(xì)胞，原因是什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________專題九生物技術(shù)與工程答案：當(dāng)誘導(dǎo)物存在時，可以激活或抑制目的基因的表達(dá)。答案：雞血、豬肝以及洋蔥、菜花的細(xì)胞中含有細(xì)胞核，而且以上材料容易獲得，而哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核和細(xì)胞器。教材剖析擴展提升考點一基因工程(2022·廣東卷)“綠水逶迤去，青山相向開”大力發(fā)展低碳經(jīng)濟已成為全社會的共識?；谀承┧缶奶厥獯x能力，有研究者以某些工業(yè)廢氣(含CO2等一碳溫室氣體，多來自高污染排放企業(yè))為原料，通過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)丙酮，構(gòu)建一種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)。專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升回答下列問題：(1)研究者針對每個需要擴增的酶基因(如圖)設(shè)計一對________，利用PCR技術(shù)，在優(yōu)化反應(yīng)條件后擴增得到目標(biāo)酶基因。(2)研究者構(gòu)建了一種表達(dá)載體pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因組合表達(dá)庫，經(jīng)篩選后提高丙酮的合成量。該載體包括了啟動子、終止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是________________________，終止子的作用是____________________________。(3)培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)重組梭菌大量表達(dá)上述酶蛋白時，出現(xiàn)了生長遲緩的現(xiàn)象，推測其原因可能是________________________________，此外丙酮的積累會傷害細(xì)胞，需要進一步優(yōu)化菌株和工藝才能擴大應(yīng)用規(guī)模。專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升(4)這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)，實現(xiàn)了________________，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟特點。從“碳中和”的角度看，該技術(shù)的優(yōu)勢在于______________，具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會效益。專題九生物技術(shù)與工程解析：(1)利用PCR技術(shù)擴增目標(biāo)酶基因，首先需要根據(jù)目標(biāo)酶基因兩端的堿基序列設(shè)計一對引物，引物與模板鏈結(jié)合后，Taq酶才能從引物的3′端延伸子鏈。(2)基因表達(dá)載體中，抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因，可用于篩選含有基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，終止子可終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停下來。(3)重組梭菌大量表達(dá)上述酶蛋白時，在這些酶蛋白的作用下，二氧化碳等氣體大量用于合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長，所以會導(dǎo)致生長遲緩。(4)根據(jù)題意可知，這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)，以高污染企業(yè)排放教材剖析擴展提升的二氧化碳等一碳溫室氣體為原料，實現(xiàn)了廢物的資源化，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟特點。從“碳中和”的角度看，該技術(shù)生產(chǎn)丙酮的過程不僅不排放二氧化碳，而且還可以消耗工業(yè)廢氣中的二氧化碳，有利于減緩溫室效應(yīng)，并實現(xiàn)較高的經(jīng)濟效益，所以具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會效益。專題九生物技術(shù)與工程答案：(1)引物

(2)作為標(biāo)記基因，篩選含有基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停下來(3)二氧化碳等氣體用于大量合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長(4)廢物的資源化不僅不排放二氧化碳，而且還可以消耗工業(yè)廢氣中的二氧化碳教材剖析擴展提升1．圖解基因工程的三種工具專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升2．圖解基因工程的操作步驟專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升3．圖解PCR相關(guān)知識專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升4．PCR擴增圖解專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升5．圖解蛋白質(zhì)工程專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升特別提醒基因工程操作的四個易錯點(1)目的基因的插入位點不是隨意的，基因表達(dá)需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入啟動子與終止子之間的部位。(2)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象。(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理：農(nóng)桿菌易感染植物細(xì)胞，并將其Ti質(zhì)粒上的TDNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。(4)啟動子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子；啟動子和終止子位于DNA片段上，分別控制轉(zhuǎn)錄過程的啟動和終止；起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過程的啟動和終止。專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升題點一：圍繞基因工程的操作工具，考查理解能力1．(2022·廣東廣州一模)下列有關(guān)DNA聚合酶和DNA連接酶的敘述錯誤的是(

)A．二者的合成需要核糖體的參與B．二者在酵母菌的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均發(fā)揮作用C．二者在大腸桿菌的擬核和線粒體均有分布D．二者所催化的反應(yīng)要消耗細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量專題九生物技術(shù)與工程答案：C教材剖析擴展提升題點二：通過基因工程的操作過程，考查綜合應(yīng)用能力2．(2022·廣東模擬預(yù)測)人體內(nèi)的t-PA蛋白能高效降解由纖維蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和腦血栓的急救藥。通過基因工程技術(shù)可以大量制備基因工程藥物t-PA。(1)研究人員采用PCR技術(shù)可以獲得大量t-PA基因，PCR的原理是_________。此外，大量獲得t-PA基因的方法還有__________________(答出1種)。(2)高質(zhì)量的DNA模板是成功擴增目的基因的前提條件之一，在制備DNA模板時，可以用高溫處理的方法去除其中的蛋白質(zhì)，原因是__________。(3)研究表明，為心?；颊咦⑸浯罅縯-PA會誘發(fā)顱內(nèi)出血，其原因在于t-PA與纖維蛋白結(jié)合的特異性不高，若將t-PA第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升低出血副作用。據(jù)此，先對天然的t-PA基因進行序列改造，然后再采取傳統(tǒng)的基因工程方法表達(dá)該改造后的基因，可制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白。(注：如圖表示相關(guān)的目的基因、載體及限制酶。pCLY11為質(zhì)粒，新霉素為抗生素。)請回答下列問題：專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升①以上制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的過程被稱為__________。已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的模板鏈堿基序列為ACA，而絲氨酸的密碼子為UCU，因此改造后的基因決定第84位絲氨酸的模板鏈的堿基序列應(yīng)設(shè)計為________。②如圖所示，需選用限制酶XmaⅠ和________切開質(zhì)粒pCLY11，才能與t-PA改良基因高效連接。與單一酶酶切相比，本操作采用的雙酶切方法的優(yōu)點是_________________________________________________________________。③將連接好的DNA分子導(dǎo)入大腸桿菌，含t-PA改良基因重組DNA分子的細(xì)胞應(yīng)具有的性狀是________A．新霉素抗性且呈藍(lán)色

B．新霉素敏感且呈藍(lán)色C．新霉素抗性且呈白色 D．新霉素敏感且呈白色專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升解析：(1)PCR是指體外合成DNA的技術(shù)，其原理是DNA雙鏈復(fù)制。對于基因比較小，核苷酸序列已知，也可以直接使用DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成，此外還可從基因文庫中直接獲取。(2)根據(jù)蛋白質(zhì)在高溫條件下會變性失活，而DNA雖然在高溫時會變性，但在低溫時又會復(fù)性的特征，在制備DNA模板時，可以用高溫處理的方法去除其中的蛋白質(zhì)，從而獲得較純凈的DNA模板。(3)①天然的t-PA基因控制t-PA蛋白的合成，改良t-PA蛋白需要對天然的t-PA基因進行序列改造，然后用改造的基因作為目的基因讓其表達(dá)，從而實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)的改造，題中性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的過程被稱為蛋白質(zhì)工程，已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的模板鏈堿基序列為ACA，而絲氨酸的密碼子為UCU，根據(jù)堿基互補配對原則可推測，改造后的基因決定第84位專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升絲氨酸的模板鏈的堿基序列應(yīng)設(shè)計為AGA。②目的基因兩端的黏性末端圖中已經(jīng)給出，觀察各限制酶的識別序列可知，限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割產(chǎn)生的粘性末端能與目的基因的黏性末端堿基互補，要想把目的基因與質(zhì)粒pCLY11(運載體)拼接起來需要得到相同的黏性末端，因此質(zhì)粒pCLY11(運載體)也需要限制酶Xma和BglⅡ切割；基因工程中最核心的一個環(huán)節(jié)為基因表達(dá)載體的構(gòu)建，其的是讓目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并且遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用，這里用兩種不同的限制酶切割質(zhì)粒的目的是為了使其呈現(xiàn)兩種不同的黏性末端分別與目的基因的兩個黏性末端連接，這樣可以保證目的基因和質(zhì)粒的正向連接，同時也可避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化。③結(jié)合圖示可知，限制酶XmaⅠ和BglⅡ會破壞質(zhì)粒pCLY11上的

專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升mLacZ，但不會破壞neor(新霉素抗性基因)，導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌具有新霉素抗性，但由于mLacZ基因被破壞，因而菌落呈現(xiàn)白色，而導(dǎo)入pCLY11質(zhì)粒的大腸桿菌，既有新霉素抗性，且mLacZ基因也能正常表達(dá)，因而菌落呈現(xiàn)藍(lán)色。當(dāng)然這里作為受體細(xì)胞的大腸桿菌應(yīng)該不具有pCLY11質(zhì)粒，據(jù)此可將成功導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌篩選出來。專題九生物技術(shù)與工程答案：(1)DNA半保留復(fù)制(DNA雙鏈復(fù)制)

(化學(xué)方法)人工合成、從基因文庫中獲取(2)蛋白質(zhì)在高溫條件下會變性失活，而DNA雖然在高溫時會變性，但在低溫時又會復(fù)性(3)蛋白質(zhì)工程AGA

BglⅡ防止質(zhì)粒載體(和目的基因)自身環(huán)化C教材剖析擴展提升考點二DNA的粗提取與鑒定、DNA片段的擴增及電泳鑒定(2022·山東卷)關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實驗，下列說法錯誤的是(

)A．過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進行是為了防止DNA降解B．離心研磨液是為了加速DNA的沉淀C．在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色D．粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì)專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升解析：低溫時DNA酶的活性較低，過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進行是為了防止DNA降解，A正確；離心研磨液是為了使細(xì)胞碎片沉淀，B錯誤；在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色，C正確；細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)可以溶解于酒精，可能有蛋白質(zhì)不溶于酒精，在95%的冷酒精中與DNA一塊兒析出，故粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì)，D正確。專題九生物技術(shù)與工程答案：B教材剖析擴展提升1．DNA粗提取與鑒定原理和實驗流程(1)原理①DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，其中在物質(zhì)的量濃度為0.14mol/L時最低。②DNA不溶于冷卻的酒精，但是細(xì)胞中的一些有機物如某些蛋白質(zhì)則溶于冷卻的酒精，可以用冷卻的酒精提純。③DNA遇二苯胺(沸水浴)會被染成藍(lán)色，因此，二苯胺可用來鑒定DNA分子。(2)實驗流程實驗材料的選取→破碎細(xì)胞，獲取含DNA的濾液→去除濾液中的雜質(zhì)→DNA的析出與鑒定。專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升(3)注意事項①實驗材料的選?。悍彩呛蠨NA的生物材料都可以考慮，但是使用DNA含量相對較高的生物組織，成功的可能性更大。②提取和分離DNA用塑料離心管的原因：細(xì)胞破碎后釋放出的DNA，容易被玻璃容器吸附；由于細(xì)胞內(nèi)DNA的含量本來就比較少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就會更少。2．DNA片段的擴增(1)原理：利用PCR在體外擴增DNA分子。(2)實驗用具：PCR儀、微量離心管、微量移液器。專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升(3)實驗步驟。①移液：按配方用微量移液器向微量離心管中依次加入各組分；②離心：使反應(yīng)液集中在微量離心管的底部。③反應(yīng)：設(shè)置好PCR儀的循環(huán)程序，將裝有反應(yīng)液的微量離心管放入PCR儀中進行反應(yīng)。專題九生物技術(shù)與工程3．DNA片段的電泳鑒定(1)原理①DNA分子中的可解離基團，在一定的pH條件下會帶上正電荷或負(fù)電荷。②在電場的作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。③在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的大小和構(gòu)象等有關(guān)。④凝膠中的DNA分子通過染色，在波長為300nm的紫外燈下被檢測出來。教材剖析擴展提升(2)實驗步驟①制膠：提前將模具和梳子準(zhǔn)備好，用電泳緩沖液配制瓊脂糖溶液，在沸水浴或微波爐內(nèi)加熱至瓊脂糖熔化，稍冷卻后加入適量的核酸染料混勻，倒入模具，并插入梳子。②形成加樣孔：待凝膠溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝膠放入電泳槽內(nèi)。專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升④電泳：接通電源，設(shè)定電壓，待指示劑前沿遷移接近凝膠邊緣時，停止電泳。⑤拍照：取出凝膠，置于紫外燈下觀察和照相。特別提醒

PCR實驗操作的四點提醒(1)為避免外源DNA等因素的污染，所用儀器、緩沖液、蒸餾水等使用前必須進行高壓滅菌處理。(2)緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20℃條件下儲存。(3)每添加一種試劑后，移液器上的槍頭必須更換。(4)混合均勻后要離心處理，使反應(yīng)液集中在離心管底部。專題九生物技術(shù)與工程教材剖析擴展提升題點一：通過DNA粗提取和鑒定，考查