高考生物復(fù)習(xí)現(xiàn)代生物科技專題第34講基因工程全國(guó)公開課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽示范課賽課特等獎(jiǎng)?wù)n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(shù)(Ⅱ)。3.基因工程應(yīng)用(Ⅱ)。4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ)。第1頁考點(diǎn)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(shí)別

并切開對(duì)應(yīng)兩個(gè)核苷酸之間

。原核特定核苷酸序列磷酸二酯鍵第2頁③結(jié)果：產(chǎn)生

或平末端。以下列圖所表示，EcoRⅠ限制酶識(shí)別堿基序列是

，切割位點(diǎn)在

之間；SmaⅠ限制酶識(shí)別堿基序列是

，切割位點(diǎn)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(jié)果恢復(fù)被限制酶切開兩個(gè)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(diǎn)標(biāo)識(shí)基因動(dòng)植物病毒第5頁2.基因工程操作程序PCR反轉(zhuǎn)錄法化學(xué)合成法開啟子標(biāo)識(shí)基因第6頁農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)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(gè)體生物學(xué)水平第7頁[跟進(jìn)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(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如圖表示四種質(zhì)粒和目標(biāo)基因，其中箭頭所指部位為限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)，質(zhì)粒陰影部分表示標(biāo)識(shí)基因。適于作為圖示目標(biāo)基因載體質(zhì)粒是(

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

Ⅰ切割點(diǎn)不在標(biāo)識(shí)基因上。答案A第9頁基因工程操作基本工具8個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)限制酶是一類酶，而不是一個(gè)酶。(2)限制酶成份為蛋白質(zhì)，其作用發(fā)揮需要適宜理化條件，高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。(3)在切割目標(biāo)基因和載體時(shí)要求用同一個(gè)限制酶，目標(biāo)是產(chǎn)生相同黏性末端。(4)將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。(5)不一樣DNA分子用同一個(gè)限制酶切割產(chǎn)生黏性末端都相同，同一個(gè)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(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)識(shí)基因之外，不能破壞標(biāo)識(shí)基因，方便進(jìn)行檢測(cè)。(7)基因工程中載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸載體不一樣?；蚬こ讨休d體是DNA分子，能將目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜通透性相關(guān)。(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?qū)朊藁?xì)胞中，可取得抗棉鈴蟲轉(zhuǎn)基因棉，其過程以下列圖所表示：(注：農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上只有T-DNA片段能轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中)。(1)過程①需用同種__________________酶對(duì)含Bt基因DNA和Ti質(zhì)粒進(jìn)行酶切。為將過程②取得含重組質(zhì)粒農(nóng)桿菌篩選出來，應(yīng)使用________培養(yǎng)基。第12頁(2)過程③中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，意在讓________進(jìn)入棉花細(xì)胞；除盡農(nóng)桿菌后，還須轉(zhuǎn)接到含卡那霉素培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，目標(biāo)是______________________。(3)若過程④僅取得大量根，則應(yīng)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(zhǎng)根，原因是______________________。(4)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因棉抗蟲性狀，慣用方法是__________________。種植轉(zhuǎn)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(xì)胞工程相關(guān)知識(shí)。(1)同種限制酶切割質(zhì)粒和含目標(biāo)基因DNA，可取得相同黏性末端，以構(gòu)建基因表示載體。重組質(zhì)粒含完整卡那霉素抗性基因，故應(yīng)使用含卡那霉素選擇培養(yǎng)基篩選含重組質(zhì)粒農(nóng)桿菌。(2)試驗(yàn)過程中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，其目標(biāo)是利用含重組質(zhì)粒農(nóng)桿菌將T—DNA導(dǎo)入棉花細(xì)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(biāo)是篩選出含有目標(biāo)基因棉花細(xì)胞。(3)培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量比值高時(shí)，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(zhǎng)素，故接種在無激素培養(yǎng)基上芽也能長(zhǎng)根。(4)可用投放棉鈴蟲方法檢測(cè)抗蟲棉抗蟲效果。轉(zhuǎn)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(xì)胞(3)細(xì)胞分裂素濃度芽頂端合成生長(zhǎng)素向基部運(yùn)輸，促進(jìn)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(biāo)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(zhuǎn)錄形成DNA)②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增：其實(shí)質(zhì)是在體外對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行大量復(fù)制。用PCR儀控制溫度：變性(95℃)→復(fù)性(55℃)→延伸(72℃)③經(jīng)過DNA合成儀用化學(xué)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(dǎo)入受體細(xì)胞“三種類型”①導(dǎo)入植物細(xì)胞——農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(花粉管通道法、基因槍法)；②導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞——顯微注射法(導(dǎo)入受精卵)；③導(dǎo)入微生物細(xì)胞——使用Ca2＋處理細(xì)胞。(3)目標(biāo)基因表示與判定“四個(gè)層面”第17頁(4)基因工程操作“一個(gè)關(guān)鍵”——重組載體構(gòu)建①重組載體組成：②構(gòu)建過程：第18頁考點(diǎn)二基因工程應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程[自主梳理]1.基因工程應(yīng)用(1)動(dòng)物基因工程：用于提升動(dòng)物

從而提升產(chǎn)品產(chǎn)量；用于改進(jìn)畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)

；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植

等。(2)植物基因工程：培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和

轉(zhuǎn)基因植物；利用轉(zhuǎn)基因改良植物

。生長(zhǎng)速度藥品供體抗逆品質(zhì)第19頁(3)比較基因治療與基因診療：

原理操作過程進(jìn)展基因治療利用導(dǎo)入有基因缺點(diǎn)細(xì)胞中，以表示出正常性狀來治療(疾病)臨床試驗(yàn)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(yīng)用基因表示正?；驂A基互補(bǔ)配對(duì)DNA探針第20頁2.蛋白質(zhì)工程(1)概念了解①基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功效關(guān)系。②操作：

或基因合成。③結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出

。④目標(biāo)：依據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功效特定需求，對(duì)

進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。(2)蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)流程基因修飾新蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功效蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸序列脫氧核苷酸序列第21頁[跟進(jìn)題組]1.(·課標(biāo)卷Ⅰ，40)[生物——選修3：當(dāng)代生物科技專題]HIV屬于逆轉(zhuǎn)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(biāo)蛋白)時(shí)，可先提取HIV中________，以其作為模板，在________作用下合成________，獲取該目標(biāo)蛋白基因，構(gòu)建重組表示載體，隨即導(dǎo)入受體細(xì)胞。(2)從受體細(xì)胞中分離純化出目標(biāo)蛋白，該蛋白作為抗原注入機(jī)體后，刺激機(jī)體產(chǎn)生可與此蛋白結(jié)合對(duì)應(yīng)分泌蛋白是________，該分泌蛋白可用于檢測(cè)受試者血清中HIV，檢測(cè)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(xì)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(xì)胞功效。艾滋病患者因?yàn)槊庖吖π秉c(diǎn)，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(gòu)建目標(biāo)基因表示載體時(shí)，載體普通用是質(zhì)粒，為雙鏈DNA，故先用逆轉(zhuǎn)錄酶催化HIVRNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA分子再進(jìn)行基因工程操作。(2)本題包括到了免疫學(xué)方面知識(shí)，抗原進(jìn)入機(jī)體后能夠產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)抗體，抗體與抗原特異性結(jié)合。(3)HIV病毒主要破壞人體T細(xì)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(xì)胞，以及癌變細(xì)胞。答案(1)RNA逆轉(zhuǎn)錄酶cDNA(或DNA)

(2)抗體抗原抗體特異性結(jié)合(3)T(或T淋巴)

(4)監(jiān)控和去除第24頁2.(·全國(guó)卷Ⅱ，40)已知生物體內(nèi)有一個(gè)蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由305個(gè)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(zhì)(P1)不但保留P功效，而且含有了酶催化活性。回答以下問題：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)功效，能夠考慮對(duì)蛋白質(zhì)________________進(jìn)行改造。(2)以P基因序列為基礎(chǔ)，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(shí)是遵照中心法則，中心法則全部?jī)?nèi)容包含___________________復(fù)制：以及遺傳信息在不一樣分子之間流動(dòng)，即：___________________。第25頁(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本路徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功效出發(fā)，經(jīng)過___________________________________________和____________________，進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)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(zhì)，之后還需要對(duì)合成蛋白質(zhì)生物________進(jìn)行判定。答案

(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))

(2)P

P1

DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))

DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)

(3)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列功效第26頁蛋白質(zhì)工程與基因工程比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)分過程預(yù)期蛋白質(zhì)功效→設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)氨基酸序列→推測(cè)脫氧核苷酸序列→合成DNA→表示出蛋白質(zhì)目標(biāo)基因獲取→基因表示載體構(gòu)建→將目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目標(biāo)基因檢測(cè)與判定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)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(jié)果生產(chǎn)自然界中沒有蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已經(jīng)有蛋白質(zhì)聯(lián)絡(luò)蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來第二代基因工程，因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)改造或制造新蛋白質(zhì)，必須經(jīng)過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)第27頁易錯(cuò)易混防范清零[易錯(cuò)清零]易錯(cuò)點(diǎn)1誤認(rèn)為目標(biāo)基因插入是“隨機(jī)”點(diǎn)撥目標(biāo)基因插入位點(diǎn)不是隨意：基因表示需要開啟子與終止子調(diào)控，所以目標(biāo)基因應(yīng)插入到開啟子與終止子之間部位，若目標(biāo)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(cuò)點(diǎn)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(biāo)識(shí)基因作用點(diǎn)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(jié)構(gòu)DNA片段，位于基因首端。它是RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合部位。(2)終止子：一段有特殊結(jié)構(gòu)DNA片段，位于基因尾端。作用是使轉(zhuǎn)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(biāo)識(shí)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(xì)胞中是否含有目標(biāo)基因(目標(biāo)基因是否導(dǎo)入成功)，從而將含目標(biāo)基因細(xì)胞篩選出來。第29頁易錯(cuò)點(diǎn)3誤認(rèn)為切取目標(biāo)基因與切取載體時(shí)“只能”使用“同一個(gè)酶”點(diǎn)撥

(1)在獲取目標(biāo)基因和切割載體時(shí)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(shí)，在DNA連接酶作用下目標(biāo)基因與載體也能夠連接起來。(2)為了預(yù)防載體或目標(biāo)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(biāo)基因和載體，使目標(biāo)基因兩側(cè)及載體上含有兩個(gè)不一樣黏性末端。第30頁易錯(cuò)點(diǎn)4不能依據(jù)目標(biāo)基因兩端識(shí)別位點(diǎn)與運(yùn)載體中“開啟子—終止子”之間特定序列準(zhǔn)確選擇“限制酶”點(diǎn)撥限制酶選擇注意事項(xiàng)(1)依據(jù)目標(biāo)基因兩端限制酶切點(diǎn)確定限制酶種類①應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目標(biāo)基因兩端限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。②不能選擇切點(diǎn)位于目標(biāo)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(biāo)基因和質(zhì)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(biāo)基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用Pst

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