《高三生物人教一轮复习课件：选修3.1基因工程 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三生物人教一轮复习课件：选修3.1基因工程 .ppt（168页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、选修3 现代生物科技专题 第1课 基 因 工 程 考点一 基因工程的工具与操作程序 必备知识回顾 1 基因工程的工具 1 限制性核酸内切酶 简称 来源 主要来自 限制酶 原核生物 特点 具有 表现在两个方面 识别 双链DNA分子的某种 序列 切割 特定核苷酸序列中的特定位点 作用 断裂特定的两个核苷酸之间的 结果 产生 专一性 特定核苷酸 磷酸二酯键 黏性末端或平末端 2 DNA连接酶 种类类E coli DNA连连接酶T4DNA连连接酶 来源 T4噬菌体 特点缝缝合黏性末端 缝缝合 末端和 末端 作用 缝缝合双链链DNA片段 恢复两个核苷酸之间间的 大肠杆菌 黏性平 磷酸二酯键 3 载体 种
2、类 a 常用载体 质粒常存在于 和 中 是一种分子质量较小的 环状的 裸露的DNA分子 独 立于拟核之外 b 其他载体 噬菌体的衍生物和 等 原核细胞酵母菌 动植物病毒 特点和意义 特 点意 义义 稳稳定并能复制使目的基因稳稳定存在并复制 有 限制酶 切割位点 可携带带多个或多种外源基因 具有特殊的 基因便于重组组DNA的鉴鉴定和选择选择 一个至多个 标记 2 基因工程的操作程序 1 目的基因的获取 目的基因 主要是指 的基因 还指一些 具有调控作用的因子 编码蛋白质 三种获取方法 基因文库 基因组文库 PCR 复制特定的DNA片段 DNA双链复制 引物Taq酶 变性 引物 Taq酶 指数 化
3、学核苷酸序列 DNA合成仪 2 基因表达载体的构建 核心步骤 构建基因表达载体的目的 a 使目的基因在 中稳定存在 并且可以 给下一代 b 使目的基因 和发挥作用 受体细胞遗传 表达 基因表达载体的组成 启动子 标记基因目的基因 基因表达载体的构建过程 3 将目的基因导入受体细胞 转化含义 进入受体细胞内 并且在受体 细胞内 和 的过程 目的基因 维持稳定表达 转化方法 生物类类型植物动动物微生物 受体细细胞体细细胞 大肠肠杆菌或 酵母菌等 常用方法 基因枪枪 法 花粉管 通道法 受精卵 农杆菌转化 法显微注 射技术 感受态细胞法 4 目的基因的检测和鉴定 DNA分子抗原 抗体 分子 3 教材
4、易漏知识 选修3 P6 寻根问底 DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗 试简要说明 提示 不相同 DNA连接酶连接的是两个DNA片段 而 DNA聚合酶连接的是单个的脱氧核苷酸 特别提醒 基因工程操作的四个易错点 1 目的基因的插入位点不是随意的 基因表达需要启 动子与终止子的调控 所以目的基因应插入启动子与 终止子之间的部位 2 启动子 DNA片段 起始密码子 RNA 终止子 DNA 片段 终止密码子 RNA 3 构建基因表达载体一般用同种限制酶切割载体和目 的基因 也可用两种限制酶切割 以避免质粒或目的 基因自身连接 4 将目的基因导入受体细胞过程没有碱基互补配对现 象 其余三步都有碱基互
5、补配对现象 核心素养提升 典例示范 2017 全国卷 真核生物基因中通常有内含子 而 原核生物基因中没有 原核生物没有真核生物所具有 的切除内含子对应的RNA序列的机制 已知在人体中基 因A 有内含子 可以表达出某种特定蛋白 简称蛋白A 回答下列问题 1 某同学从人的基因组文库中获得了基因A 以大肠 杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A 其原因是 2 若用家蚕作为表达基因A的受体 在噬菌体和昆虫 病毒两种载体中 不选用 作为 载体 其原因是 3 若要高效地获得蛋白A 可选用大肠杆菌作为受体 因为与家蚕相比 大肠杆菌具有 答出两点即可 等优点 4 若要检测基因A是否翻译出蛋白A 可用的检测物质 是 填
6、 蛋白A的基因 或 蛋 白A的抗体 5 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗 传物质做出了重要贡献 也可以说是基因工程的先导 如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启 示 那么这一启示是 素养解读 本题主要考查的核心素养是科学思维 具体表现在两个角度 素养角度具体表现现 归纳归纳 与演绎绎 1 以大肠肠杆菌作为为受体细细胞却未得到蛋白A的原因的考查查 2 在噬菌体和昆虫病毒两种载载体中 不选选用噬菌体作为载为载 体的原因的考查查等 分析与综综合 3 与家蚕相比 大肠肠杆菌具有的优优点的考查查 解析 本题主要考查了基因工程的相关知识 1 人体基因A有内含子 将获得的基因A导入大肠杆
7、菌 中 经过转录得到含有内含子对应序列的mRNA 因为 大肠杆菌没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA 序列的机制 内含子部分对应的mRNA序列阻断了蛋白A 的合成 2 若用家蚕作为表达基因A的受体 选用昆虫病毒作 为载体 不选用噬菌体作载体的原因是噬菌体的宿主 细胞是细菌 噬菌体不能侵染家蚕 3 大肠杆菌是原核生物 原核生物作为受体细胞 有 以下优点 结构简单 繁殖速度快 容易培养等 4 要检测基因A是否翻译出蛋白A 最准确的方法是利 用蛋白A的抗体 因抗体具有特异性 一种抗体只能与 特定的蛋白质结合 可根据蛋白A抗体的杂交情况来判 断是否合成了蛋白A 5 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验
8、中将一种生物个 体的DNA转移到了另一种生物个体中 并表达合成了相 应的蛋白质 答案 1 基因A有内含子 在大肠杆菌中 其初始转 录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除 无法表 达出蛋白A 2 噬菌体 噬菌体的宿主是细菌 而不是家蚕 3 繁殖快 容易培养 4 蛋白A的抗体 5 DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 母题变式 变式1 基因文库的类型和比较 cDNA文库的基因中为什么不含有启动子和内含子 提示 cDNA文库是以某一发育时期细胞中的mRNA为模 板反转录形成的 mRNA中不含有启动子和内含子对应 的碱基序列 变式2 载体的特点和作用 载体上的标记基因一般是抗生素抗性基因
9、受体细胞 应 填 有 或 没有 抵抗相关抗生素的能 力 没有 高考角度全练 角度一 基因工程的工具 1 2016 全国卷 某一质粒载体如图所示 外源DNA 插入Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活 Ampr表示氨 苄青霉素抗性基因 Tetr表示四环素抗性基因 有人 将此质粒载体用BamH 酶切后 与用BamH 酶切获得 的目的基因混合 加入DNA连接酶进行连接反应 用得 到的混合物直接转化大肠杆菌 结果大肠杆菌有的未 被转化 有的被转化 被转化的大肠杆菌有三种 分 别是含有环状目的基因 含有质粒载体 含有插入了 目的基因的重组质粒的大肠杆菌 回答下列问题 世纪金榜导学号14120222 1
10、 质粒载体作为基因工程的工具 应具备的基本条件 有 答出两点即可 而 作为基因表达载体 除满足上述基本条件外 还需具 有启动子和终止子 2 如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选 在上述 四种大肠杆菌细胞中 未被转化的和仅含环状目的基 因的细胞是不能区分的 其原因是 并且 和 的细胞也 是不能区分的 其原因是 在上述筛选的基础上 若要 筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌 落 还需使用含有 的固体培养基 3 基因工程中 某些噬菌体经改造后可以作为载体 其DNA复制所需的原料来自 解题指南 解答本题的关键有两点 1 理解基因工程中载体应具备的条件及意义 2 明确标记基因在目的基因检测与鉴
11、定中的作用 解析 本题考查基因工程的相关知识 1 质粒被选用为基因工程的载体是因为 具有一个或 多个限制酶切点 具有自我复制能力 带有标记基因 对宿主细胞无害 2 未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有 氨苄青霉素的培养基上生长 故这两种不可区分 含 有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞 在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长 这两种也不 可区分 因目的基因插入位点在四环素抗性基因上 四环素抗性基因被破坏 在获得的单个菌落中各挑取 少许分别接种到含有四环素的培养基上 不能生长的 为要筛选的菌落 即含有插入了目的基因的重组质粒 的大肠杆菌 3 噬菌体营寄生生活 能利用宿主细胞内的原料
12、和场 所进行自身DNA的复制和蛋白质的合成 答案 1 能自我复制 具有标记基因 2 二者均不含有氨苄青霉素抗性基因 在该培养基上 均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重 组质粒 或含有重组质粒 二者均含有氨苄青霉素抗 性基因 在该培养基上均能生长 四环素 3 受体细胞 2 2018 西安模拟 正常细胞中含有抑癌的P53基因 若它失活而不能表达 则基因突变的细胞易形成肿瘤 基因治疗肿瘤是根本的方法 腺病毒以其嗜好增殖 细胞和对人体基本无害而成为良好的基因载体 野生 型腺病毒含有抑制P53基因活性的55Kda基因 以及病 毒复制基因E1 因此需要重新构建有疗效的 安全的 腺病毒 图甲 乙中
13、箭头所指为相应限制酶切点 1 构建重组腺病毒时 限制酶最好选择 这样既可以去除 基因以防止病毒复制后 损伤健康细胞 同时还能破坏 基因以防止 其 2 将目的基因与腺病毒重组时 重组的成功率较低 依然还有大量非重组的野生型病毒的DNA 这是因为 3 某DNA分子片段含有1 000个碱基对 即bp 经扩增 后 通过只用限制酶EcoR 与同时用EcoR 和Hal 两 种方法切割 其电泳结果如图丙所示 可推断限制酶 Hal 在该DNA片段上的切割点有 个 解析 1 根据题干信息 野生型腺病毒含有抑制 P53基因活性的55Kda基因 以及病毒复制基因E1 构建基因表达载体时 应选用EcoR 和BamH
14、切割载 体和含有目的基因的DNA 这样既可以去除E1基因以防 止病毒复制后损伤健康细胞 同时还能破坏55Kda基因 以防止其抑制P53基因的活性 2 由于切下的片段有 可能与原基因重新结合 因此将目的基因与腺病毒重 组时 重组的成功率较低 依然还有大量非重组的野 生型病毒的DNA 3 只用限制酶EcoR 切割能产生 700 bp 200 bp和100 bp三种长度的DNA片段 同时用 EcoR 和Hal 两种酶切割可产生420 bp 280 bp和 100 bp三种长度的DNA片段 可见 限制酶Hal 又将 长度为700 bp的DNA片段切成420 bp和280 bp两段 将 长度为200 b
15、p的DNA片段切成100 bp的两段 由此可推 断 限制酶Hal 在该DNA片段上的切割位点有2个 答案 1 EcoR 和BamH E1 55Kda 抑制P53基因的活性 2 切下片段有可能与原基因重新结合 3 2 方法技巧 限制酶的选择技巧 1 根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的 种类 应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶 如图 甲可选择Pst 不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶 如 图甲不能选择Sma 为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接 也 可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒 如图甲也 可选择用Pst 和EcoR 两种限制酶 但要确保质粒上 也有这两种酶的切割位点
16、 2 根据质粒的特点确定限制酶的种类 所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致 以确 保产生相同的黏性末端 质粒作为载体必须具备标记基因等 所以所选择的 限制酶尽量不要破坏这些结构 如图乙中限制酶Sma 会破坏标记基因 如果所选酶的切割位点不是一个 则切割重组后可能丢失某些片段 若丢失的片段含复 制起点区 则切割重组后的片段进入受体细胞后不能 自主复制 角度二 基因工程的操作程序 3 2016 全国卷 图 a 中的三个DNA片段上依次表 示出了EcoR BamH 和Sau3A 三种限制性核酸内切 酶的识别序列与切割位点 图 b 为某种表达载体的示 意图 载体上的EcoR Sau3A 的切点是唯一的 世纪金榜导学号14120223 根据基因工程的有关知识 回答下列问题 1 经BamH 酶切后得到的目的基因可以与上述表达载 体被 酶切后的产物连接 理由是 2 若某人利用图 b 所示的表达载体获得了甲 乙 丙三种含有目的基因的重组子 如图 c 所示 这三种 重组子中 不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有 不能表达的原因是 3 DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶 常见的 有 和 其中既能
