2013届高考一轮生物复习11、12dna重组技术的基本工人教版

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1、1.1、1.2 DNA重组技术的基本工 具基因工程的基本操作程序,2013届高考一轮生物复习课件（人教版）,一、基因工程的概念理解 1.供体：提供_ 2.操作环境：_ 3.操作水平：_水平 4.原理：_ 5.受体：表达目的基因 6.本质：性状在_体内表达 7.优点：克服_障碍，定向改造生物_,目的基因,体外,分子,基因重组,受体,远缘杂交不亲和,性状,二、DNA重组技术的基本工具 1.限制性核酸内切酶(简称：限制酶) (1)来源：主要从_生物中分离纯化出来。 (2)作用：识别特定的_并切开相应两个核苷酸之 间的_。 (3)结果：产生_或平末端。 2.DNA连接酶 (1)种类：按来源可分为Eco

2、liDNA连接酶和T4DNA连接酶。 (2)作用：在两个核苷酸之间形成_以连接_ _。,原核,核苷酸序列,磷酸二酯键,黏性末端,磷酸二酯键,DNA片段,两段,3.载体 (1)种类：_、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 (2)质粒特点 【点拨】提取目的基因和切割载体使用同一种限制酶，目的是能形成相同的黏性末端，形成重组DNA分子。,质粒,能_； 有一个至多个_； 有特殊的_。,自我复制,限制酶切割位点,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：编码蛋白质的_。 (2)获取方法； 从_中获取； 利用_扩增目的基因； 通过_用化学方法直接人工合成。,基因,基因文库,PC

3、R技术,DNA合成仪,2.基因表达载体的构建基因工程的核心,(1)由图可知载体的组成：_、启动子、终止子、 _。 (2)构建目的: 使_在_中稳定存在，并且可以遗传给下 一代； 使_能够表达和发挥作用。 3.将目的基因导入受体细胞 (1)转化：目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持 _的过程。,目的基因,标记基因,目的基因,受体细胞,目的基因,稳定和表达,(2)常用方法： 导入植物细胞：_、基因枪法、花粉管通 道法； 导入动物细胞：_； 导入微生物细胞：感受态细胞法(或Ca2+处理法)。 4.目的基因的检测与鉴定 (1)_目的基因的有无 (2)分子杂交技术_ (3)_目的基因是否翻译 (

4、4)生物性状的表达与否目的基因是否表达(个体水平),农杆菌转化法,显微注射技术,DNA分子杂交技术,目的基因是否转录,抗原抗体杂交,分子水平,【点拨】启动子、终止子与起始密码子、终止密码子不同：启动子、终止子在DNA 上,在遗传信息转录时起调控作用；而起始密码子、终止密码子在mRNA上,在翻译时起作用,决定翻译的开始和结束。,基因工程的工具,1.与DNA相关的酶 (1)五种DNA相关酶的比较：,DNA分子,磷酸二酯键,黏性末端或平末端,DNA片段,磷酸二酯键,重组DNA分子,脱氧核苷酸,磷酸二酯键,子代DNA,DNA分子,DNA分子,碱基对间的氢键,磷酸二酯键,形成脱氧核苷 酸单链,游离的脱氧

5、核苷酸,(2)限制酶和DNA连接酶之间的关系图示： 2.作为载体的条件,【高考警示钟】 1.切割质粒需使用限制酶1次，切割目的基因则需要使用相同的 限制酶2次。因为质粒是环状DNA，而目的基因在DNA分子链上。 2.质粒DNA分子上限制酶切割位点的选择必须保证至少有一个标 记基因是完整的，如果标记基因全部被切开则不便于鉴定与选 择。 3.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。,【典例训练1】(2011浙江高考)将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

6、氨酶。下列叙述错误的是( ) A.每个大肠杆菌细胞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ada D.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子,【解题指南】 1.知识储备： （1）重组质粒必须具备的条件。 （2）目的基因导入成功的标志。 2.解题关键： （1）明确每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点。 （2）由题干信息“成功表达腺苷酸脱氨酶”推出目的基因导入成功，并能表达腺苷酸脱氨酶分子。,【解析】选C。ada为目的基因，大肠杆菌为受体细胞，将目的基因导入大肠杆菌时如果能成功表达说明每个大肠杆菌细胞至少含

7、一个重组质粒；要让目的基因与质粒形成重组质粒，两者必须用同种限制性核酸内切酶切割，所以每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点；质粒作为载体的条件之一是有多种限制性核酸内切酶的识别位点，但每种限制性核酸内切酶只有一个识别位点，只能插入一个目的基因（ada）；ada导入大肠杆菌成功的标志是表达腺苷酸脱氨酶，因此每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。,【变式训练】如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( ) A B C D,【解析】选C。限制性核酸内切酶是把DNA链切开，可用表示；DNA聚合酶用于

8、DNA分子的复制，用表示；DNA连接酶把限制性核酸内切酶切开的切口连接起来，用表示；解旋酶是把DNA双链解开，用表示。,基因工程的基本操作程序 1.目的基因的获取 (1)从基因文库中获取目的基因：如从基因组文库或cDNA文库中获取。 (2)利用PCR技术扩增目的基因：利用DNA复制的原理在体外特异性的复制某DNA片段以获得呈指数方式增加的目的基因。 (3)人工合成法：通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。 2.基因表达载体的构建 (1)基因表达载体组成： 启动子、终止子：是基因转录的起点和终点，在转录过程中起调控作用。,标记基因：作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的

9、细胞筛选出来,如抗生素抗性基因。 目的基因：能控制特定性状的外源基因。 (2)基因表达载体的构建步骤：,载体(质粒),DNA分子(含目的基因),同一种限制酶切割,带有黏性 末端切口,带有相同黏性末端 的目的基因片段,重组DNA(环状重组质粒),DNA连接酶,3.将目的基因导入受体细胞,农杆菌转化法,显微注射技术,感受态细胞法,体细胞,受精卵,原核细胞,将目的基因插 入到Ti质粒的 T-DNA上农 杆菌导入植 物细胞整合 到受体细胞的 DNA上表达,将含有目的基 因的表达载体 提纯取卵(受 精卵)显微注 射受精卵发 育获得具有 新性状的动物,Ca2+ 处理细 胞感受态细 胞重组表达 载体DNA分

10、子 与感受态细 胞混合感 受态细胞吸 收DNA分子,4.目的基因的检测与鉴定,【典例训练2】（2011山东高考改编）人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。,（1）图中的高血压相关基因作为_，质粒作为_，二者需用_切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有_有关。 （2）重组DNA导入的受体细胞是大鼠的_细胞，常用的方法是_。在DNA重组过程中核心的操作是_。 （3）子代大鼠如果_和_，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。 （4）在上述转基因大鼠的培育过程中

11、，所用到的主要胚胎工程技术是体外受精、早期胚胎培养和_。,【解题指南】 1.考查实质：本题主要考查基因工程的操作程序，涉及到胚胎工程技术。 2.解题关键：高血压相关基因与质粒形成重组DNA后导入到受精卵细胞中，是DNA重组技术。,【解析】（1）根据题干中“利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠”推出，目的基因为与高血压相关的基因。为使目的基因与载体结合需用同一种限制性核酸内切酶切割。 （2）重组DNA分子导入受体细胞中，植物细胞、动物细胞和微生物细胞导入目的基因的方式不同，动物细胞主要用显微注射技术将重组DNA分子导入细胞中。基因工程操作的第二步，即基因表达载体的构建是整个过程中的关键。,

12、（3）如果检测到相应蛋白质，即可在分子水平说明目的基因已经表达，如果检测子代大鼠已患高血压，即可在个体水平说明目的基因已经表达。 (4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。早期胚胎需要移植入体内，以提供一个稳定的环境和充足的营养供应。,答案：（1）目的基因 载体 同一种限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶的切割位点 （2）受精卵 显微注射技术 基因表达载体的构建 （3）检测到相应蛋白质 已患高血压 （4）胚胎移植,【互动探究】（1）如果把鼠换成植物，则导入受体细胞的常用方法改变吗？ 提示：变成农杆菌转化法。 分析：植物细胞与动物细胞具有不同的

13、特点，导入的方法是根据操作的需要进行的，如利用农杆菌易感染植物的特性。 （2）分子水平检测除蛋白质检测外还有什么检测方法? 提示：DNA分子杂交、核酸分子杂交。 分析：利用DNA探针检测目的基因或相应的mRNA存在与否，说明目的基因是否存在或是否转录。,1.（2012安徽省示范高中模拟）下列关于基因工程常用的工具酶的说法正确的是（ ） A限制酶对双链DNA分子有特定的识别序列和切割位点 BDNA连接酶对单、双链DNA分子都能起作用 C逆转录酶不是DNA聚合酶 DPCR技术需要用到解旋酶和耐高温的DNA聚合酶 【解析】选A。本题主要考查基因工程的原理。限制酶具有特异性，对双链DNA分子有特定的识

14、别序列和切割位点，故A正确；DNA连接酶是对双链DNA分子都能起作用，故B错；逆转录酶催化DNA合成，应是DNA聚合酶，故C错；PCR技术不需用解旋酶，故D错。,2.（2012萧山模拟）下列有关基因工程的叙述，正确的是 ( ) A载体上的标记基因有利于促进目的基因在受体细胞中表达 B用反转录法合成胰岛素基因时可以从胰岛B细胞中提取相关的模板 C目的基因导入受体细胞后，引起受体细胞的变异属于基因突变 D限制性核酸内切酶和DNA聚合酶是基因工程中两类常用的工具酶,【解析】选B。载体上的标记基因是为了便于检测目的基因是否导入受体细胞；目的基因导入受体细胞后，引起受体细胞的变异属于基因重组；基因工程中

15、两类常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。,3.下列关于基因工程的叙述中，正确的是( ) A目的基因的核苷酸序列都是已知的 B接受外源基因的转基因植物成为一个新物种 C可从人肝脏细胞中提取胰岛素原的mRNA，反转录获得人胰岛素原基因 D培育转基因动物时常选择受精卵作为受体细胞,【解析】选D。目的基因即我们所需要的基因，有的目的基因的核苷酸序列是已知的，但许多目的基因的核苷酸序列是未知的。接受外源基因的生物只是发生了基因重组，并未与原物种产生生殖隔离，故并没有成为一个新物种。肝脏细胞是高度分化的细胞，其核基因中的人胰岛素原基因不表达，故不可能从人肝脏细胞中提取胰岛素原的mRNA；由于动物体细胞的全能性不易表达，所以培育转基因动物时常选择受精卵作为受体细胞。,4.如图为DNA分子的某一片段，其中分别表示某种