《2018高考生物一轮复习 第十一单元 现代生物科技专题 专题37 基因工程-及其安全性（含生物武器）课件（选修3）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高考生物一轮复习 第十一单元 现代生物科技专题 专题37 基因工程-及其安全性（含生物武器）课件（选修3）（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,2017高三一轮总复习,生 物,选修3 现代生物科技专题,第十一单元 现代生物科技专题,专题37 基因工程及其安全性(含生物武器),栏目导航,基础自主复习,考点分类透析,热点题型讲练,易错易混警示,课时强化作业,基础自主复习,一、基因工程的概念及基本工具,2基因工程的基本工具,(2)DNA连接酶,大肠杆菌,黏性末端或平末端,二、基因工程的基本操作程序 1目的基因的获取 (1)目的基因：编码蛋白质的基因。 (2)获取方法：从基因文库中获取、利用_扩增目的基因、利用_人工合成。,PCR技术,DNA合成仪,2基因表达载体的构建基因工程的核心 (1)目的：使目的基因在受体细胞中_，并可以遗传给下一代
2、；使目的基因能够_和发挥作用。 (2)基因表达载体的组成：目的基因、_、终止子和标记基因等，如图。,稳定存在,表达,启动子,名师提醒 (1)与载体相比较，增加启动子、目的基因和终止子三个基因片段，其功能各不相同。 (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)。,三、基因工程的应用,抗逆,器官移植,正常基因,不一定完全符合,蛋白质的结构,氨基酸,脱氧核苷酸,生物反应器,滞后,过敏原,多样性,稳定性,六、生物武器对人类的威胁,不发展,不生产,不储存,考点分类透析,1.基因工程的基本原理和理论基础概括(如下图),2与DNA分子相关的酶 (1)几种酶的比较,
3、(2)限制酶与DNA连接酶的关系 限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。 DNA连接酶起作用时不需要模板。,3载体 (1)作用 作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 (2)具备的条件 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。 具有特殊的标记基因，以便进行筛选。,(3)种类 质粒：一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链环状DNA分子。 噬菌体的衍生物。 动植物病毒。,名师提醒 (1)一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因
4、此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。 (2)限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。 (3)限制酶是一类酶，而不是一种酶。 (4)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。,(5)为使目的基因与载体形成相同的DNA片段末端以便连接，通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同的限制酶切割DNA分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也可连接。 (6)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。 (7)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的
5、黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。 (8)限制酶切割载体的切割位点并不是任意的，必须保证至少有1个标记基因的完整性，以便于检测。,(9)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。 (10)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。,1.目的基因的获取途径 (1)从基因文库中获取，包括基因组文库和cDNA文库等。 (2)人工合成目的基因的常用方法 化学合成法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。 反转录法：以RNA为模
6、板，在逆转录酶作用下人工合成。 (3)通过PCR技术扩增目的基因，即通过指数式扩增获取大量的目的基因。,2基因表达载体的构建,名师提醒 (1)该过程把三种工具(两种工具酶、一种载体)全用上了，是最核心、最关键的一步，在体外进行。 (2)农杆菌转化法原理：农杆菌易感染植物细胞，并将其Ti质粒上的TDNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。 (3)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。,(4)标记基因的种类和作用：标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的
7、物质)等。 (5)受体细胞的选择：受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。,3将目的基因导入受体细胞 (1)目的：目的基因进入受体细胞内并在受体细胞内维持稳定和表达。 (2)受体细胞种类不同，导入方法不同,4.目的基因的检测与鉴定,名师提醒 (1)只有第三步“将目的基因导入受体细胞”没有发生碱基互补配对，其余三步中都涉及碱基互补配对。 (2
8、)切割目的基因和载体应用同一种限制酶。 (3)目的基因与载体混合后的连接物有多种，如目的基因目的基因、目的基因载体、载体载体等。 (4)还应注意的问题有：a.基因表达载体中，启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。b.基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步，在体外进行。 (5)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。,1.转基因生物的安全性辨析,2.生物武器 (1)种类,(2)特点：传染性强；污染面广，危害时间长；难以防治；具有一定的潜伏期；受自然条件影响大。 (3)传播途径：经食物和水传播；空气传播；接触传播；虫媒传播；
9、病原体直接传播。,3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(基因)。其流程图如下： (2)蛋白质工程的实例：通过蛋白质工程改造的干扰素可在70 条件下保存半年。经过蛋白质工程改造天冬氨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。,本专题知识是现代生物科技的核心内容，是高考的重点。预计明年高考可能会联系其他生物技术，以最近的基因工程的研究成果为背景，考查基因工程的原理、技术和应用，题型多为非选择题。,热点题型讲练,(2015年重庆卷)下列有关人胰岛素基因表达载
10、体的叙述，正确的是( ) A表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得 B表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用,例 1,【解析】 本题考查基因工程的相关知识，意在考查考生识记理解能力和分析能力，难度中等。胰岛素基因在人肝细胞中并不表达，在人肝细胞中不存在胰岛素基因的mRNA，因此不可以通过人肝细胞中的mRNA反转录获得人胰岛素基因；胰岛素基因的表达启动于启动子；抗生素抗性基因可作为标记基因，将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来；终止密码子在翻译过程中起作用。 【答
11、案】 C,(2014年天津卷)为达到相应目的，必须通过分子检测的是( ) A携带链霉素抗性基因受体菌的筛选 B产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞的筛选 C转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定 D21三体综合征的诊断,例 2,【解析】 本题考查目的基因的筛选和鉴定、单克隆抗体的制备、染色体异常遗传病的检测等相关知识，意在考查考生的理解能力和综合应用能力。可通过向普通培养基中添加链霉素来筛选携带链霉素抗性基因的受体菌，A选项错误；通过专一抗体检验阳性来筛选产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞，采用抗原抗体杂交方法，必须通过分子检测，B选项正确；通过做抗虫接种实验，可确定转基因抗虫棉植株是否具有抗性以及
12、抗性程度，这是个体生物学水平的鉴定，C选项错误；21三体综合征是染色体异常遗传病，可通过观察细胞中染色体的数目来检测，属于细胞水平检测，D选项错误。 【答案】 B,(2014年江苏卷)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是(多选)( ) A过程需使用逆转录酶 B过程需使用解旋酶和PCR获取目的基因 C过程使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备 D过程可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞,例 3,【解析】 本题考查基因工程的相关知识，意在考查考生的理解分析能力，实验探究能力和获取信息的能力。过程是以RNA为模板合成DNA的过程，即逆转录过程，需要
13、逆转录酶的催化，故A选项正确；过程表示从cDNA中获取所需要的目的基因，可利用PCR扩增目的基因，在PCR过程中，不需要解旋酶，是通过控制温度来达到解旋的目的，B选项错误；利用氯化钙处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，故C选项错误；检测目的基因是否成功导入受体细胞的染色体DNA中，可以采用DNA分子杂交技术，故D选项正确。 【答案】 AD,(2014年重庆卷)下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( ) A的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到的染色体上 C的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状 D只要表现出抗虫性状就表明植
14、株发生了可遗传变异,例 4,【解析】 本题考查基因工程的相关知识，意在考查考生的理解分析能力，及从图示中获取相关信息的能力，试题有一定难度。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶，A选项错误；侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的TDNA整合到的染色体上，B选项错误；染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，C选项错误；植株表现出抗虫性状，说明含有目的基因，属于基因重组，为可遗传变异，D选项正确。 【答案】 D,(2014年江苏卷)下列关于基因工程技术的叙述，错误的是(多选)( ) A切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列 BPCR
15、反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应 C载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 D抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达,例 5,【解析】 限制性核酸内切酶大多是特异性识别6个核苷酸序列，但也有识别序列由4、5或8个核苷酸组成的，A选项错误；PCR中耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，B选项错误；载体质粒上抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA鉴定和选择，不是抗生素合成基因，C选项错误；目的基因导入了受体细胞不一定就都能正常表达，D选项正确。 【答案】 ABC,(2015年新课标卷)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题： (1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_进行改造。 (2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰_基因或合成_基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即_。,例 6,(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_，进而确定相
