《高考生物一轮复习 1.73 基因工程的基本工具课件 新人教版选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考生物一轮复习 1.73 基因工程的基本工具课件 新人教版选修3（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题1基因工程,本专题包括基因工程的诞生；DNA重组技术的基本工具；基因工程的基本操作程序；基因工程的应用；蛋白质工程的崛起等部分。另外根据全国考纲，DNA的粗提取与鉴定也归入本专题复习。 基因工程是一门20世纪70年代以来新兴的生物科学与工程技术相结合的科学。现已成为生命科学中发展最快、最前沿的学科，有关生物工程的内容，已成为近几年生物高考的热点内容。其中基因工程的操作工具和基因工程操作的基本步骤以及基因工程的成果及应用前景将是近年命题的新热点。,基因工程操作的三种基本工具，四项基本操作程序等内容将成为考查学生分析综合问题能力的材料；另外，针对生物工程在医药、食品、农林等高新技术产业中的应用
2、，运用有关的生物知识指导生产和实践，对有关的生产方案、生产过程进行分析、综合评价，这也是高考的另一热点。,有关基因工程的备考，今后高考中可能涉及到本考题的热点问题，有如下几个方面： 1基因工程的基本步骤：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、目的基因表达的检测与鉴定几个步骤。,2转基因技术的应用：(1)转基因动植物，如抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂，抗倒伏的植物；产肉、产蛋量高、生长快、耐粗饲料的动物；此外，转基因动物为人类异体器官移植提供了可能。(2)基因药物：如人造胰岛素、人造生长激素、溶血栓的尿激酶原等。(3)基因治疗：美国对复合型免疫缺陷症的治疗；糖尿病的治疗：许多科
3、学家希望利用基因工程手段将正常的合成胰岛素基因导入患者体内，并准确表达，以此来修复或替代失去正常功能的胰岛B细胞，从而维持机体血糖平衡。 本专题所涉及的内容大都是社会热点、焦点问题，很可能成为遵循大纲，但又不拘泥于大纲的高考题目的素材，要求我们要有足够的重视。,考点一基因工程的理论基础和基本工具,【基础知识整合】,1基因拼接的理论基础 (1) 是生物的主要遗传物质。 (2)DNA的基本组成单位都是 。 (3)双链DNA分子的空间结构都是规则的 结构。,DNA,四种脱氧核苷酸,双螺旋,2外源基因在受体内表达的理论基础 (1) 是控制生物性状的独立遗传单位。 (2)遗传信息的传递都遵循 阐述的信息
4、流动方向。 (3)生物界共用一套 。 3基因工程的基本工具 (1) 限 制 性 核 酸 内 切 酶：切 割 DNA 的 工 具 是 ，又称 。这类酶主要是从 中分离纯化出来的，能识别 分子中 ，并且使每一条链中特 定 部 位 的 两 个 核 苷 酸 之 间 的 断开，使其形成 或 。,基因,中心法则,遗传密码,限制性核酸内切酶,限制酶,原核生物,双链DNA,特定的核苷酸序列,磷酸二酯键,黏性末端,平末端,(2)DNA连接酶：常用的DNA连接酶有,(3)载体：携带目的基因进入受体细胞 条件：能在宿主细胞中保存下来并大量 ，有一个至多个 切割位点，有特殊的遗传 ，便于筛选。,复制,限制性核酸内切酶
5、,标记基因,种类： (常用)、噬菌体的衍生物、 。 质粒 是 能 够 自 主 复 制 的 很 小 的 双 链 环 状 分子。 作用：(1)作为运载工具，将 转移到受体细胞内；(2)利用它在受体细胞内对目的基因进行大量 。,质粒,动植物病毒,DNA,目的基因,复制,【知识拓展】,1基因工程,2.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,【典例精析】,【例1】(2011浙江)ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是( ) A每个大肠杆菌至少含一个重组质粒 B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个a
6、da D每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子,B,【考查类型】本题主要考查有关基因工程的工具和基本操作步骤的基础知识。 【解析】重组质粒已经导入大肠杆菌，则每一个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒(也可能有多个)。每个重组质粒至少含两个限制性核酸内切酶识别位点，这是切开的质粒与目的基因的末端(两个末端)分别形成的。质粒的每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada，重组质粒已经表达出了腺苷酸脱氨酶，意味着每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。 【方法归纳】本题关键是要理解重组质粒的特点及重组质粒表达的含义。,考点二基因工程基本操作程序,【基础知识整合】,基因工程的基本操作程序 第
7、一步： 1目的基因主要是指 ，也可以是一些具有调控作用的因子。目的基因的获取途径常见的有： 、 、 。,目的基因的获取,编码蛋白质的结构基因,人工合成目的基因,利用PCR技术扩增目的基因,从自然界中已有的物种中分离出来,2基因文库：将含有某种生 物 不 同 基 因 的 许 多 ，导入 的群体中储存，各个 分别含有这种生物的 ，称为基因文库。常见的基因文库有 和 。 3PCR技术扩增目的基因 PCR 是 的 缩 写，是 一 项在 复制特定DNA片段的核酸合成技术，可以在短时间内 。其原理是 ，其过程是： 加热至9095， ； 冷却到5560， ； 加热至7075， 。,DNA片段,受体菌,受体菌
8、,不同的基因,基因组文库,cDNA文库,聚合酶链式反应,生物体外,大量扩增目的基因,DNA双链复制,DNA解链,引物结合到互补DNA链,热稳定DNA聚合酶(如Taq酶) 从引物起始进行互补链的合成,第二步： 1目的：使目的基因在受体细胞中 ，并且可以 ，同时使目的基因能够 。 2基因表达载体的组成： 。 (1)启动子：是一段有特殊结构的 ，位于基因的首端，是 识别和结合的部位，能驱动基因 ，最终获得所需的蛋白质。 (2)终止子：是一段有特殊结构的 ，位于基因的 。 (3) 标 记 基 因 的 作 用：是 为 了 鉴 定 受 体 细 胞 中 ，从而将 筛选出来。常用的标记基因是 。,基因表达载体
9、的构建,稳定存在,遗传给下一代,表达和发挥作用,目的基因,启动子,终止子,标记基因,DNA片段,RNA聚合酶,转录出mRNA,DNA短片段,尾端,是否含有目的基因,含有目的基因的细胞,抗生素抗性基因,第三步： 1转化的概念：是目的基因进入 ，并且在受体细胞内 的过程。 2常用的转化方法： (1)将目的基因导入植物细胞： 采用最多的方法是 ，农杆菌特点：易感染 植 物 和 裸 子 植 物， 对 大 多 数 植物没有感染力；农杆菌中的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的 上。,将目的基因导入受体细胞,受体细胞内,维持稳定和表达,农杆菌转化法,双子叶,单子叶,染色体的DNA,其次
10、还有 ，是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。 是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。(我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的) (2)将目的基因导入动物细胞： 最常用的方法是 。此方法的受体细胞多是 。 操作程序：目的基因表达载体 取卵(受精卵) 显微注射注射了目的基因的受精卵移植到 性动物的 内发育新性状动物。,基因枪法,花粉管通道法,显微注射技术,受精卵,提纯,雌,输卵管或子宫,(3)将目的基因导入微生物细胞： 感受态细胞法 原核生物特点： 、 、 等，因此早期的基因工程都用原核生物作为受体细胞。 大肠杆菌最常用的转化方法是： 处理细胞 细胞表达载体与感受态
11、细胞混合 细胞吸收DNA分子。 3重组目的基因导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是 。,繁殖快,多为单细胞,遗传物质相对较少,Ca2,感受态,感受态,标记基因是否表达,第四步： 1首先要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，方法是 。 2其次还要检测 ，方法是 。 3最后检测 ，方法是从转基因生物中提取 ，用相应的抗体进行 。 4有时还需进行 的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。,目的基因的检测与鉴定,DNA分子杂交技术,目的基因是否转录出了mRNA,用标记的目的基因作探针与mRNA杂交,目的基因是否翻译成蛋白质,蛋白质,抗原抗体杂交,个体生物学水平,【知识拓
12、展】,1基因文库的比较,2.将目的基因导入受体细胞的比较,3目的基因的检测与鉴定,4.几种不同水平的杂交 杂交(有性杂交)：在有性生殖过程中不同基因型个体之间的交配，实质是基因的自由组合。 细胞杂交：分为植物体细胞杂交和动物细胞融合，其本质都是不同遗传信息的两个或多个细胞的融合。 DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素或荧光分子标记的DNA作探针进行检测。 DNARNA杂交：转录检测，用标记的目的基因作探针，与mRNA杂交，能获得DNARNA的杂交带。 抗原抗体杂交：抗原抗体特异性反应法，首先要获取由目的基因表达产物(蛋白质)免疫动物后的抗体，再从转基因生物中提取蛋白质，与抗体混合后，检测是否
13、有抗原抗体杂交带的出现。,【典例精析】,【例2】(2011江苏)请回答基因工程方面的有关问题： (1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。 图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。,从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为 。 在第 轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。 (2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。,15/16,三,第1组： ； 第2组： 。 (3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DN
14、A聚合酶的功能，这是因为 。,引物和引物局部发生碱基互补配对而失效,引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效,DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双 链DNA片段的引物链上,(4)用限制酶EcoR、Mbo单独或联合切割同一种质粒，得到的DNA片段长度如下图(1kb即1000个碱基对)，请在下图中画出质粒上EcoR、Mbo的切割位点。,答案如右图：,【考查类型】本题主要考查基因工程中PCR的操作过程及限制酶在质粒上切割位点的特点。 【解析】(1)根据题意，PCR前三轮循环示意图如下：,从图中可知，在第3轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段(占1/4)。第一轮循环产物中不含引物A的DNA片段是一个，第二轮循环产物中不含引物A的DNA片段是1个，第三轮产物中不含引物A的DNA片段也是一个，同理可推知第四轮产物中不含引物A的DNA片段也是一个，第四轮产物中DNA片段共有16个，所以第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为15/16。 (2)引物设计的要求之一是引物必须与待复制的DNA片段的一条链准确配对，但第1组引物中引物和引物局部发生碱基互补配对而失效，第2组引物
