《2018届高三生物第一轮复习 专题1 基因工程课件 新人教版选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018届高三生物第一轮复习 专题1 基因工程课件 新人教版选修3（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、选修3 专题1 基 因 工 程,【知识梳理】 一、基因工程的概念及优点 1.概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外_ 和_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_。 2.优点： (1)与杂交育种相比：克服了_的障碍。 (2)与诱变育种相比：_改造生物的遗传性状。,DNA重组,转基因,生物类型和生物产品,远缘杂交不亲和,定向,二、基因工程的工具 1.限制性核酸内切酶： (1)简称：_。 (2)来源：主要从_生物中分离纯化出来。 (3)特点：_双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一 条链中特定部位的两个核苷酸之间的_断开。 (4)结果：产生_或平末端。,
2、限制酶,原核,识别,磷酸二酯键,黏性末端,2.DNA连接酶： (1)类型：根据酶的来源不同，可分为EcoliDNA连接酶和 _。 (2)作用：连接双链DNA片段，恢复被限制酶切开的两个核苷 酸之间的_。,T4DNA连接酶,磷酸二酯键,3.载体： (1)种类：质粒、噬菌体的衍生物、_等。 (2)质粒。 化学本质：小型双链环状_分子。 特点,能_ 有_限制酶切割位点 有特殊的_,动植物病毒,DNA,自我复制,一个至多个,标记基因,三、基因工程的基本操作程序 1.目的基因的获取： (1)目的基因：主要是指编码蛋白质的_。 (2)三种获取方法：,从_中获取目的基因 利用_扩增目的基因 通过DNA合成仪
3、用化学方法直接人工合成,基因,基因文库,PCR技术,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_中稳定存在，并且可以遗传给下一代。 使目的基因能够_和发挥作用。 (2)组成：_+目的基因+_+标记基因(如抗生素抗性基因),受体细胞,表达,启动子,终止子,3.将目的基因导入受体细胞(连线)：,4.目的基因的检测与鉴定：,目的基因,mRNA,蛋白质,四、基因工程的应用 1.植物基因工程：主要用于提高农作物的_，以及改良 _和利用植物_等方面。 2.动物基因工程：主要应用于动物品种改良、建立_、 _等方面。 3.基因工程药物：来源于转基因的_。 4.基因治疗：把_导入病人体内
4、，使该基因的_发挥功能。,抗逆能力,农作物的品质,生产药物,生物反应器,器官移植,工程菌,正常基因,表达产物,五、蛋白质工程 1.流程图： 写出流程图中字母代表的含义： A._，B._，C._，D._，E._。 2.结果：改造了现有蛋白质或制造出_。 3.应用：主要集中应用于对_进行改造，改良生物性状。,转录,翻译,分子设计,多肽链,预期功能,新的蛋白质,现有蛋白质,【速记卡片】 1.基因工程的基本工具： (1)两种工具酶：限制酶、DNA连接酶。 (2)一种运输工具：载体。 2.载体的种类和条件： (1)常见三种类型：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。 (2)四条件：能够自我复制、有多个限制酶
5、切割位点、具有标记基因、对受体细胞无伤害。,3.基因工程的基本操作程序的四个主要步骤： 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的检测与鉴定。 4.目的基因的获取与检测： (1)三种获取方法：基因文库直接获得、PCR扩增、人工合成。 (2)四种检测方法：DNA分子杂交、DNA-mRNA分子杂交、抗原-抗体杂交、个体生物学水平的抗性检测。,考点一 基因工程的工具 1.与DNA有关的四种酶：,2.限制酶： (1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是 偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如 ，以中心线为 轴，两侧碱基互补对称； 以 为轴，两侧碱基互补对称。,(
6、2)切割后末端的种类：,3.限制酶和DNA连接酶的关系： (1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。 (2)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。 (3)DNA连接酶起作用时，不需要模板。,4.载体： (1)条件与目的：,(2)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。,【提分技法】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
7、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)。,(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。,【考题回访】 1.(2015济南模拟)根据基因工程的有关知识，回答下列问题： (1)限制
8、性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有 和 。 (2)质粒载体用EcoR切割后产生的片段如下： AATTCG GCTTAA 为使载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是 。 (3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即 DNA连接酶和 DNA连接酶。,【解析】(1)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。(2)为使载体与目的基因相连，不同的限制酶应切割出相同的黏性末端，它们必须要能识别相同的核苷酸序
9、列，并且使每条链中相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 (3)根据酶的来源不同，DNA连接酶分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为EcoliDNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶。,答案：(1)黏性末端 平末端 (2)切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的黏性末端相同 (3)大肠杆菌(Ecoli) T4,【知识总结】对限制酶切割位点的两点要求 (1)位置要求：限制酶切割位点所处的位置必须在标记基因外，从而保证标记基因的完整性。 (2)数量要求：选择限制酶切割目的基因时，被选择的限制酶在目的基因的两侧都要有识别序列，这样切割出来的目的基因才能与质粒结合
10、。,2.(2015铜仁模拟)chlL基因是蓝藻DNA上控制叶绿素合成的基因，为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失chlL基因的变异株细胞。技术路线如图甲所示，请据图分析回答：,(1)与真菌相比较，蓝藻在结构上最主要的特点是 ，在功能上最主要的特点是 。 (2)过程中均使用的工具酶有 。 (3)构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是_ 和 。,(4)若含有chlL基因的DNA片段和选用的质粒上的限制酶切割位点如图乙所示。请回答：,构建含chlL基因的重组质粒A时，应选用的限制酶是 ，对 进行切割。 同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1 800对碱基和 8 200对碱基的
11、两种片段；用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有600对碱基和8 200对碱基的两种片段；若换用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生的片段是 。,【解析】(1)蓝藻为原核生物，没有以核膜为界限的细胞核，其体内含有光合色素，能进行光合作用。 (2)表达载体构建时需限制酶和DNA连接酶等工具酶。 (3)由题干信息“构建该种生物缺失chlL基因的变异株细胞”可知，构建重组质粒B的目的在于破坏chlL基因并筛选出变异株细胞。,(4)由图乙知，获得chlL基因需酶1和酶3对此基因所在的DNA进行切割，同时对质粒也要用同种酶切割处理，以便构建重组质粒A。 由题意知四种酶同时切割时含600对碱基的片段共有3个。
12、若用酶1和酶3同时切割时，产生的片段有8 200+600=8 800对碱基；另一片段为6002=1 200对碱基。,答案：(1)没有以核膜为界限的细胞核 能够进行光合作用 (2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶 (3)破坏chlL基因 操作成功后筛选出该变异株细胞 (4)酶1和酶3 质粒和含chlL基因的DNA 含有1 200对碱基和8 800对碱基的两种片段,【加固训练】 1.土壤农杆菌是一种能引起双子叶植物产生冠瘿瘤的土壤细菌，它带有Ti质粒。Ti质粒是携带细菌DNA向宿主植物基因组转化所需信息的重要片段，其上只有T-DNA片段才能转入植物细胞的基因组。Ti质粒的结构及转化过程如图所示，请分
13、析并回答：,(1)为了使某种植物具有抗旱性状而又不引起植物产生冠瘿瘤，需对Ti质粒进行修饰，即去除冠瘿瘤基因，将抗旱基因转移至 片段，然后在一定条件下将外植体在含土壤农杆菌的稀释培养基上培养，此时修饰的T-DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中。 (2)将上述外植体置于一个含有 的选择培养基中进行筛选，发生转化的外植体开始增殖，形成 后，通过产生不定芽再长出整个植物。 (3)基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定，可以直接在个体水平对上述转基因植物与非转基因植物的 性能进行比较。,【解析】(1)目的基因要插入T-DNA上，外植体与含目的基因的土壤农杆菌混合培养，修饰的T-DNA转入植物细胞并整
14、合到植物基因组中。 (2)Ti质粒含有抗四环素基因，将外植体置于含有四环素的选择培养基中培养筛选，发生转化的外植体能增殖，形成愈伤组织后，通过产生不定芽再长出整个植物。 (3)对转基因植物与非转基因植物的抗旱性能进行比较，是在个体水平。 答案：(1)T-DNA (2)四环素 愈伤组织 (3)抗旱,【易错提醒】 (1)基因工程所用的工具与常用的工具酶不同：工具包含工具酶和载体，工具酶包括限制酶和DNA连接酶。 (2)由于外源基因插入的位置未知，因此目的基因不一定表达，因此需要检测。,2.如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：,(1)a代表的物质和质粒的化学本质都是 ，二者还具
15、有其他共同点，如 ，_ (写出两条即可)。 (2)若质粒DNA分子的切割末端为 ，则与之连接的目的基因切割末端应为 ；可使用 把质粒和目的基因连接在一起。 (3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为 ， 其作用是 。,(4)下列常在基因工程中用作载体的是( ) A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因 B.土壤农杆菌环状RNA分子 C.大肠杆菌的质粒 D.动物细胞的染色体 【解题指南】解答本题需注意两点： (1)质粒的化学本质是小型环状DNA分子。 (2)质粒作为载体的条件以及载体的种类。,【解析】(1)a代表的物质是大型环状DNA分子，质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核之外的小型环状DNA分子，两者都能自我复制，并蕴含遗传信息。 (2)与质粒DNA分子的切割末端能够连接的目的基因切割末端之间
