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1、第2讲基因工程简介,高频考点突破,实验专题探究,命题视角剖析,第2讲基因工程简介,基础自主梳理,即时达标训练,基础自主梳理,一、基因工程的概念,基因拼接技术,DNA分子,拼接,表达,二、基因操作的工具 1基因操作的工具酶,黏性末端,磷酸二酯键,目的基因,重组DNA分子,2.基因的运输工具运载体 (1)条件 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 具有多个_切点，以便与外源基因连接。 具有某些_，便于进行筛选。 (2)作用 作为运载工具将_转移到宿主细胞中。 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 (3)常用的运载体：质粒、_和动植物病毒等。,限制酶,标记基因,外源基因,噬菌体,三、基因操作的基
2、本步骤 1提取目的基因 (1)直接分离目的基因：常用“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。 适用范围：_细胞。 优点：操作简便。 缺点：工作量大，具有一定的盲目性。 (2)人工合成法 适用范围：真核细胞。 途径：_法；化学方法直接合成。,原核,反转录,2目的基因与运载体结合 (1)用同一种_分别切割目的基因和质粒，使其具有相同的黏性末端。 (2)加入_，形成重组DNA分子。 3将目的基因导入受体细胞 (1)常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物的细胞等。 (2)导入原理：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。 (3)目的基因导入受体细胞后，就会随受体细胞的繁殖而_，获得大量目的基因。
3、,限制酶,DNA连接酶,复制,4目的基因的检测和表达 (1)导入检测：根据重组DNA分子上的_来判断。 (2)表达检测：根据受体细胞合成的相应蛋白质或表现出特定的性状来判断。,标记基因,思考感悟 “鸟枪法”为什么不适于获取真核生物细胞中的基因？ 【提示】由于真核生物在基因表达时，结构基因中的内含子不能指导蛋白质的合成。,四、基因工程的成果与发展前景 1医药卫生方面 (1)生产基因工程药品 过程：目的基因导入工程菌_基因药物。 常见药品：_、乙肝疫苗、人生长激素等。 (2)基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA作探针，利用_原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。 (3)
4、基因治疗：把健康的外源基因导入_的细胞中，达到治疗疾病的目的。,发酵提纯,干扰素,DNA分子杂交,有基因缺陷,2农牧业及食品工业 (1)农业：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育具有各种_的作物新品种。 (2)畜牧业：培育具有各种优良品质的转基因动物，利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达。获得人类所需要的各类物质，如_、抗体及酶等。 (3)食品业：为人类开辟新的食物来源。,抗逆性,激素,3环境保护方面 (1)环境监测：用_检测饮用水中病毒的含量。 (2)环境净化：获得能同时分解四种烃类的“超级细菌”、“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌等。,DNA探针,高频考点突破,1原理：不同生物D
5、NA的组成单位和空间结构相同，所有生物共用一套遗传密码。 2操作步骤,第二步：目的基因与运载体结合(C),【名师点拨】由于一种氨基酸可对应多种密码子，因此根据蛋白质中已知的氨基酸序列合成出的目的基因可能有多种，但这并不影响基因表达产物。 根据基因操作的目的不同，可选用不同的受体细胞 a生产基因工程药物(如胰岛素)，受体细胞一般采用细菌(如大肠杆菌)，利用细菌繁殖速度快的特点，可在短期内获得大量基因工程产品。 b培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。 c培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞，若受体细胞是体细胞，再将含目的基因的体细胞进行组织培养，即可获得转基因植株。,即时应用(随学随练
6、，轻松夺冠) 1以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题： (1)获得目的基因的方法通常包括_和_。 (2)切割和连接DNA分子所使用的酶分别是_和_。 (3)运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或_，后者的形状成_。 (4)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率_，所以在转化后通常需要进行_操作。,(5)将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和_序列上是相同的。 解析：获取目的基因的方法有多种，常见的有人工合成法、到基因文库中查找、用限制性核酸内切酶切取、“鸟枪法”等。其中人工合成基因的方法主要有两条途径：一条途径是以目的基因转
7、录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因；另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，,再通过化学的方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。切割目的基因和运载体用限制性核酸内切酶，连接DNA用DNA连接酶。质粒常被用作基因的载体，指细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体以外的DNA分子，一般呈环形，上面有抗生素的抗性基因。重组DNA分子导入成功率非常低，通常要进行筛选。如果导入成功，并能获得蛋白质产物，其氨基酸序列应与原生物产物相同。 答案：(1)化学合成(
8、人工合成)酶切获取(从染色体DNA中分离/从生物细胞分离)(2)限制性核酸内切酶(限制酶)DNA连接酶(连接酶)(3)质粒小型环状(双链环状、环状)(4)低筛选(5)氨基酸,1“基因治疗”与“基因诊断”辨析 (1)基因治疗 原理：把健康的外源基因导入含有基因缺陷的细胞中，因此病人细胞中既含有缺陷基因，又含有健康基因。 结果：健康基因的表达掩盖了缺陷基因的表达。 (2)基因诊断 原理：DNA分子杂交。,过程 a制备用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA(疾病DNA)分子探针。 b待测DNA：患者DNA制成单链。 c让两者进行杂交，若两者能进行互补配对，则说明患者患有此病，若两者不能进
9、行互补配对，则患者无此病。,2基因工程应用的理解 (1)基因工程的操作工具有限制酶、DNA连接酶、运载体，它们是为基因操作服务的，只有有了操作工具，才能进行基因工程的四个步骤，只有有了基因工程的四个步骤，才能使基因工程在基因诊断、基因治疗、生产基因产物、定向改造生物的某些遗传性状等领域得以应用。 (2)DNA与基因的关系是整体与局部的关系，基因具有相对独立性，可控制生物的性状，正因为如此，可人工提取目的基因。 人工合成基因的方法，依据了“中心法则”、“碱基互补配对原则”、“反转录”等原理。,利用DNA分子作探针依据了DNA分子杂交原理。 利用限制性内切酶处理目的基因、运载体，可切出相同的黏性末
10、端，依据了酶的专一性原理。 【名师点拨】DNA探针原理相关制备 原理：由于DNA双链的核苷酸是彼此互补的，当DNA分子杂交时，首先将双链DNA加热或改变pH，使双链解开(这一过程称变性，相反的过程为复性)，根据所需基因的核苷酸序列制成一段与之互补的核苷酸短链，并用同位素标记，即成为探针。,探针的制备：方法之一是根据翻译产物蛋白质的氨基酸序列查出相应的DNA的核苷酸序列，再从中选出两个片段，用化学方法合成这两个片段并用同位素标记，即成为探针。方法之二是用所需基因的mRNA反转录成DNA，标记后作为探针。 DNA探针与普通DNA片段有差别，即必须进行同位素或荧光标记。若检测人体则可用于疾病的诊断，
11、若检测水中或空气中某种微生物则用于环境检测。DNA探针因检测对象不同而不同，通过DNA分子杂交原理进行相关检测。,即时应用(随学随练，轻松夺冠) 2下列关于基因工程应用的叙述，正确的是() A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 C一种基因探针能检测水体中的各种病毒 D原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良,解析：选B。基因治疗是指将健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的，是不处理缺陷基因的。基因探针利用的原理是DNA分子杂交，所以具有专一性。一种基因探针只能检测一种疾病或病毒。基因工程可以实现用原核基因改良真核生物的遗传性状，如抗虫棉的
12、培育。,补充完善型实验 一、概述 补充完善类实验是依据给出的实验目的、具体材料及一些附加条件，来补充完善实验的相关内容，主要包括补充实验材料、原理、步骤、结果等几个方面。 二、题型分类及解答分析 1补充完善实验材料 (1)条件 已知实验目的、部分实验步骤。,实验专题探究,(2)补充完善角度 获取实验目的中的有关材料信息，然后选材。 做对照时所需材料。 此类试题往往是空白对照，如实验材料常用蒸馏水。 相同处理操作对象时所需材料 这时要对操作对象进行分析，应该如何处理，如对大豆幼苗进行培养，应有完全培养液。,2补充完善实验原理 (1)条件 已知实验目的。 (2)补充完善角度 根据实验目的中的关键词
13、，而后联系教材相关知识进行作答。 3补充完善实验步骤 (1)条件 已知实验目的、实验材料、部分实验步骤。 (2)补充完善角度 依据实验操作的一般步骤，即：分组编号对照处理相同处理观察现象。,分组编号 根据实验目的，确定出需设对照类型，明确应分几组。 如探究生长素浓度对扦插枝条生根的影响，需设相互对照，一般分56组；若设空白对照，一般分两组。 对照处理 明确自变量，分清对照组、实验组应加何种物质。,相同处理 明确对操作对象做如何处理，这时要针对不同的操作对象进行具体分析，对实验组和对照组进行无关变量平衡处理。 观察现象 要依据实验原理，针对不同的操作对象，找出观察指标。,4补充完善实验结果 (1
14、)分清实验类型 是验证性还是探究性，验证性只有一种结果，根据实验目的、原理即可确定，探究性有多种结果，实验中出现的可能结果都要一一列出。 (2)依据实验原理，明确对照组、实验组出现的现象。,实战演练(专项提能，小试牛刀) 转基因技术可以使某基因在植物体内过量表达，也可以抑制某基因表达。假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高，请完成如下实验设计，以验证假设是否成立。 (1)实验设计：(借助转基因技术，但不要求转基因的具体步骤) 分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高。,_。 _。 (2)支持上述假设的预期结果：_ _。,(3)若假设成立，据此说明基因控制性状的方式：_ _。 解析：首先要仔细审题，理出一个清晰思路：通过控制A基因的表达情况来看植物体内赤霉素的变化情况，注意设置对照实验；其次根据题目要求如“不要求转基因的具体步骤”来解答；三是应考虑是否与课本内容相关联。,答案：(1)答案一：通过转基因技术，一是抑制正常植株A基因的表达，二是使A基因在矮生植株中过量表达 测定两个实验组植株的赤霉素含量和株高答案二：通过转基因技术，
