《【名师一号】2012年高考生物 专题一 基因工程复习与学科能力课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【名师一号】2012年高考生物 专题一 基因工程复习与学科能力课件（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,选修 现代生物科技专题 专题一 基因工程,2,教材基础回扣 1.概念:即1DNA重组技术,是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过2体外DNA重组和3转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品,3,4,5,6,7,考点迁移互动 考点1基因工程的概念及操作工具 1.基因工程的概念 按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型或生物产品,又叫DNA重组技术,8,特别提醒:对基因工程概念的理解,9,2.基因工程的操作工具,10,特别提醒:DNA连接酶与DNA聚合酶的
2、不同 DNA聚合酶,只在DNA复制时起作用它只能按照模板链的要求将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接形成DNA的一条子链 DNA连接酶,在基因工程中起作用,它可以将两个DNA片段之间的两个缺口通过磷酸二酯键同时连接起来,因此DNA连接酶不需要模板,11,质粒是最常用的运载体,不要把质粒同运载体等同,除此之外,噬菌体和动植物病毒也可作为运载体,12,【例析1】 下列是四种限制酶切割形成的8个末端,你是否能用DNA连接酶将它们连接起来?,13,解析 1458都是错切形成的黏性末端,据碱基排列顺序可确定4和81和5具有相同的黏性末端,能连接成功;2367都是平切形成的平末端,据碱基排列顺序可确定2和7;
3、3和6分别为相同限制酶切割,可连接成功,14,15,方法技巧 对于黏性末端的判断,只要伸出的部分从外向里碱基序列一致即为相同的,不管这两个相同的序列是同在上方,同在下方,还是一个在上,一个在下如上题中1和54和8,即使把上链和下链位置颠倒也不相同对于平末端可将切割点和上下链分为四部分:左上右下右上左下,其中左上和右下碱基序列反向相同,右上和左下的碱基序列反向相同,如上题中2和73和6,16,【互动探究1】 下面是5种限制性核酸内切酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图(表示剪切点,切出的断面为黏性末端):限制酶1:GATC限制酶2:CATG限制酶3:GGATCC限制酶4:CCGCGG限制酶5:C
4、CAGG,17,请指出下列哪项表述正确( ) A.限制酶2和4识别的序列都包含4个碱基对 B.限制酶3和5识别的序列都包含5个碱基对 C.限制酶1和3剪出的黏性末端相同 D.限制酶1和2剪出的黏性末端相同,18,解析 本题考查基因工程的工具限制性核酸内切酶及学生的推理能力综合运用知识分析解决问题的能力限制酶2345所识别的碱基对分别是4个6个6个和5个,因此AB表达错误;限制酶1剪出的黏性末端是,19,相同,而限制酶1和2剪出的黏性末端不同,故C正确,D错误 答案 C,20,考点2基因工程的基本操作与应用 一基本操作步骤 1.目的基因的获取 (1)目的基因:主要是指编码蛋白质的结构基因(即人类
5、所需要的基因) 从基因文库(基因组文库或cDNA文库)中获取,21,22,人工合成目的基因:常用的方法有化学合成法和反转录法,23,2.基因表达载体的构建重组质粒的构建 (1)表达载体的组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因,24,(2)构建步骤 用一定的限制酶切割质粒,使其出现 一个有黏性末端的切口 用同种限制酶切断目的基因,产生 相同的黏性末端 将切下的目的基因片段,插入到质粒的切 口处,再加入适量的DNA连接酶,使质粒 与目的基因结合成重组质粒,25,3.将目的基因导入受体细胞转化 (1)受体种类不同, 导入方法不同 植物:农杆菌转化法基因枪法花粉 管通道法等 动物:显微注射法 衍生物
6、:感受态细胞法,26,(2)受体种类不同,所用的受体细胞种类也不相同 植物:可以是卵细胞(受精卵)体细胞(可经组织培养成为完整个体) 动物:受精卵(因为体细胞的全能性受到严格限制) 4.转化实质:目的基因整合到受体细胞染色体基因组中,27,5.目的基因的检测与表达 (1)导入检测:DNA分子杂交法(使用DNA探针) (2)表达检测 转录检测:分子杂交法检测mRNA 翻译检测:免疫法,提取蛋白质用相应的抗 体进行抗体抗原杂交 (3)个体生物学水平鉴定:如作物抗性等,28,特别提醒:切割质粒和目的基因的限制酶必须是同一种酶,以获得相同的黏性末端,利于重组质粒的构建 插入的目的基因只是结构基因部分,
7、其表达需要调控序列,因而用作载体的质粒的插入部位前须有启动子,后须有终止子启动子(DNA片段)起始密码子(RNA);终止子(DNA片段)终止密码子(RNA) DNA复制PCR技术与基因克隆,29,在整个工程中,只有第三步将目的基因导入受体细胞过程中不发生碱基互补配对,其他步骤均发生配对,30,二基因工程的应用 1.乳腺生物反应器的优点及操作过程 (1)优点:产量高质量好成本低易提取 (2)操作过程 获取目的基因(如血清白蛋白基因)构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)显微注射导入哺乳动物受精卵中形成早期胚胎将胚胎移植到母体动物子宫内发育成转基因动物在雌性个体中使转入基因表达,
8、从分泌乳汁中提取所需蛋白质,31,2.基因工程药品的获得 (1)方式:利用基因工程培育“工程菌”来生产药品 “工程菌”:用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”,如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株,含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株都是“工程菌” 用基因工程生产的药品,从化学成分上分析都应该是蛋白类 (2)成果:利用“工程菌”可生产淋巴因子抗体疫苗激素等,32,3.基因诊断 基因诊断是用放射性同位素(如32P)荧光分子等标记的DNA分子做探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的 4.基因治疗的方法和途径 (1)基因治疗的方法 基因转换
9、基因修复基因增补基因失活等,33,(2)基因治疗的途径 体外基因治疗:先从病人体内获得某种细胞进行培养,然后在体外完成转移,再筛选成功转移的细胞扩增培养,最后重新输入患者体内如腺苷酸脱氨酶基因的转移 体内基因治疗:用基因工程的方法,直接向人体组织细胞中转移基因的方法,34,【例析2】 科学家通过基因工程方法,将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内,并成功实现了表达,从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株抗虫棉其过程大致如图所示根据题意,回答下列问题:,35,36,(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是:_(2)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒,其上有TDNA,把目的基因插入Ti质粒的T
10、DNA中是利用TDNA的_特点(3)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程,在基因工程中称为_,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上,转化,37,(4)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种,该题中涉及的是_(5)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是_,这需要通过检测才能知道,检测采用的方法是_,农杆菌转化法,目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA上,DNA分子杂交技术,38,解析 本题以抗虫棉的培育为背景,考查了运用基因工程技术生产转基因作物的步骤方法农杆菌转化法是将
11、目的基因导入植物细胞的常用方法,利用它能在自然条件下感染双子叶植物和祼子植物,以及其Ti质粒上的TDNA能转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体DNA上的特点,可以把目的基因插入其Ti质粒的TDNA中,借助其作用使目的基因成功导入受体细胞,39,【互动探究2】 如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出杀虫晶体蛋白基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解请分析回答:,40,(1)写出b过程的表达式_(2)人工合成目的基因的方法有:_,以目的基因的mRNA为模板反转录为单链DNA,然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA,依照蛋白质的氨基酸序列,通过密码子推算出基因序列,然后直接合成目的基因,41,
12、(3)将目的基因和载体(质粒)结合的工具酶有_酶和_酶(4)科学家计划从哺乳动物的乳汁中提取某种抗体,应将控制抗体合成的基因导入该种动物的_中,导入基因成功表达的标志是_,限制性核酸内切,DNA连接,受精卵,动物乳汁中含此种抗体,42,考点3蛋白质工程 1.蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求,43,2.蛋白质工程的过程和实例 (1)蛋白质工程的过程:其基本途径是从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(
13、基因)其流程图如下:,44,(2)蛋白质工程的实例:通过蛋白质工程改造蛋白质后的干扰素可在-70条件下,保存半年经过蛋白质工程改造天冬酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶这两种酶后,使玉米体内赖氨酸的含量大大提高,45,【例析3】 胰岛素可以用于治疗糖尿病,但是胰岛素被注射到人体后,会堆积在皮下,要经过较长的时间才能进入血液,而进入血液的胰岛素又容易分解,因此,治疗效果受到影响如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程,请据图回答有关问题:,46,(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键,图中构建新的胰岛素模型的主要依据是_(2)通过DNA合成形成的新基因应与_结合后转移到_中才能得到准确表达(3)
14、若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素,需用到的生物工程有_和发酵工程,蛋白质的预期功能,载体,大肠杆菌等受体细胞,蛋白质工程,基因工程,47,(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么?_,根据新的胰岛素中氨基酸的序列,推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因,48,(5)下列关于蛋白质工程的说法错误的是_ A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构,使之更加符合人类需要 B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,定向改变分子的结构 C.蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子 D.蛋白质工程与基因工程密不可分,又称为第二代基因工程 答案 B,49,解析 (1)蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质结构进行分子设计,因此,图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素的功能,即速效胰岛素(2)合成的目的基因应与载体构建基因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质,需对原有的胰岛素进行改造,根据新的胰岛素中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,人工合成新的胰岛素基因,形成目的基因
