《2020届高考生物一轮复习 3.1 基因工程课件（选修）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考生物一轮复习 3.1 基因工程课件（选修）（181页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、选修3 现代生物科技专题 第1课 基 因 工 程,考点一 基因工程的工具及操作程序 【核心知识突破】 1.DNA重组技术的基本工具： (1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)。 来源：主要是从_生物中分离纯化出来。,原核,作用：识别特定的_并切开特定部位的两 个核苷酸之间的_。 结果：产生_或平末端。,核苷酸序列,磷酸二酯键,黏性末端,(2)DNA连接酶。 作用：将限制酶切割下来的DNA片段_ _。,拼接成新的DNA,分子,类型：,大肠杆菌,黏性末,端,黏性,磷酸,二酯键,(3)载体。 种类。 a.常用载体：质粒，为细菌拟核之外_ _。 b.其他载体：噬菌体的衍生物、_等。,小型环状DNA分,子
2、,动植物病毒,特点和意义：,一个至多个,标记,作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。,2.基因工程的操作程序： (1)目的基因的获取。 目的基因：主要是指_的基因，还指一 些具有_的因子。,编码蛋白质,调控作用,三种获取方法：,(2)基因表达载体的构建核心步骤。 基因表达载体的组成：,基因表达载体的构建过程：,(3)将目的基因导入受体细胞。 转化含义：_进入受体细胞内，并且在受体 细胞内_和_的过程。,目的基因,维持稳定,表达,转化方法：,受精卵,农杆菌转化,法,显微注,射技术,感受态细胞法,(4)目的基因的检测和鉴定：,3.选修3 P6“寻根问底”：DNA连接酶与DNA聚合酶作用不同，前者用
3、于连接DNA片段，后者用于连接单个脱氧核苷酸。,【微点警示】 关于基因工程的四个常考点 (1)PCR技术不仅可以用于扩增目的基因，也可以用于获取目的基因，前提是目的基因两端的部分碱基序列已知。,(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)。 (3)构建基因表达载体一般用同种限制酶切割载体和目的基因。也可用两种限制酶切割，以避免质粒或目的基因自身连接。 (4)将目的基因导入受体细胞过程没有碱基互补配对现象，其余三步都有碱基互补配对现象。,【秒判正误】 1.目的基因就是指编码蛋白质的基因。 ( ) 分析：目的基因大多是编码蛋白质的基因，少数是具 有调控作
4、用的因子，如启动子、终止子等。,2.用PCR方法扩增目的基因时需要设计两种引物。 ( ) 分析：用PCR方法扩增目的基因时需要设计两种引物， 分别和目的基因两条单链的一端结合。,3.检测目的基因是否成功表达可用抗原抗体杂交技 术。 ( ) 分析：目的基因成功表达的含义一般是指合成了特定 的蛋白质，可以用特定的抗体进行抗原抗体杂交， 检测是否出现杂交带。,4.应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中 目的基因的存在及其是否完成表达。 ( ) 分析：应用DNA探针技术可以检测转基因抗冻番茄植株 中目的基因的存在以及是否转录，但不能确定目的基 因是否指导合成了抗冻蛋白。,【命题案例研析】 【
5、典例】(2018全国卷)回答下列问题： (1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_(答出两点即可)。,(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的_方法导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体DNA通常需与_组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞，在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是_。,(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用_的大肠杆菌作为受体细胞，在
6、蛋白质纯化的过程中应添加_ _的抑制剂。,【审答技巧】 (1)根据噬菌体的结构和特性判断载体的构建和受体细胞的选择： 噬菌体结构：一般包含蛋白质外壳和DNA两部分，蛋白质外壳对其侵染有重要作用。 噬菌体特性：专一侵染细菌。,(2)根据酶的专一性选择受体细胞和蛋白质纯化方法：蛋白质在蛋白酶的催化下降解，因此应考虑选择没有该酶的受体细胞，提纯蛋白质时应抑制该酶的生物活性。,【解析】(1)体外重组的质粒进入受体细胞才能使子代细胞具有目的基因，故体外重组的质粒，必须可以进入受体细胞。目的基因是具有遗传效应的DNA片段，必须可在原核细胞中表达才能使受体细胞获得新性状。,(2)外源基因导入大肠杆菌受体细胞
7、的常用方法是先用Ca2+处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，然后让重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。噬菌体属于专门侵染细菌的病毒，而心肌细胞和叶肉细胞均属于真核细胞，故可作为重组噬菌体宿主细胞的是细菌。,(3)由于大肠杆菌细胞内含有可以分解目的基因表达的蛋白质的酶，故实验中需要选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌，蛋白质纯化时需要抑制蛋白酶的活性。,答案：(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达 (2)转化 外壳蛋白(或噬菌体蛋白) 细菌 (3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶,【高考长句应答特训】 (1)非洲爪蟾核
8、糖体蛋白基因可以与质粒重组，并在大肠杆菌细胞中表达，其遗传学基础是什么？ 提示：非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒均具有相同的组成单位和双螺旋结构，且不同生物的密码子相同。,(2)噬菌体专一性侵染大肠杆菌，从细胞结构角度解释，可能的原因是什么？ 提示：噬菌体可识别并结合大肠杆菌细胞表面特定蛋白质。,【考点题组诊断】 角度一 基因工程的工具 1.(2016全国卷)某一质粒载体如图所示，外源DNA 插入Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨 苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人 将此质粒载体用BamH酶切后，与用BamH酶切获得 的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接
9、反应，用,得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题： 世纪金榜导学号,(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)。而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。,(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_； 并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因,的重组质粒的大肠杆菌单菌
10、落，还需使用含有_的固体培养基。,(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自_。,【解题指南】解答本题的关键有两点： (1)理解基因工程中载体应具备的条件及意义。 (2)明确标记基因在目的基因检测与鉴定中的作用。,【解析】本题考查基因工程的相关知识。 (1)质粒被选用为基因工程的载体是因为：具有一个或多个限制酶切点；具有自我复制能力；带有标记基因；对宿主细胞无害。,(2)未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有 氨苄青霉素的培养基上生长，故这两种不可区分。含 有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞 在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长，这两种也不 可
11、区分。因目的基因插入位点在四环素抗性基因上， 四环素抗性基因被破坏，在获得的单个菌落中各挑取 少许分别接种到含有四环素的培养基上，不能生长的,为要筛选的菌落，即含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。,(3)噬菌体营寄生生活，能利用宿主细胞内的原料和场所进行自身DNA的复制和蛋白质的合成。,答案：(1)能自我复制、具有标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 四环素 (3)受体细胞,2.(2017全国卷)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，
12、原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：,(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_ _。 (2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_作为载体，其原因是_。,(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_ _(答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。,(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明D
13、NA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导。如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_。,【解析】本题主要考查了基因工程的相关知识。 (1)人体基因A有内含子，将获得的基因A导入大肠杆菌中，经过转录得到含有内含子的mRNA，因为大肠杆菌没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。内含子部分对应的mRNA序列阻断了蛋白A的合成。,(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，选用昆虫病毒作为载体，不选用噬菌体作载体的原因是噬菌体的宿主细胞是细菌，噬菌体不能侵染家蚕。 (3)大肠杆菌是原核生物，原核生物作为受体细胞，有以下优点：结构简单、繁殖速度快、容易培养等。
14、,(4)要检测基因A是否翻译出蛋白A，最准确的方法是利用蛋白A的抗体，因抗体具有特异性，一种抗体只能与特定的蛋白质结合，可根据与蛋白A抗体的杂交情况来判断是否合成了蛋白A。,(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中将一种生物个体的DNA转移到了另一种生物个体中，并表达合成了相应的蛋白质。,答案：(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕 (3)繁殖快，容易培养 (4)蛋白A的抗体 (5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,角度二 基因工程的操作程序 3.(金榜原创预测)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。 世纪金榜导学号,(1)通过PCR技术，可从其他植物中克隆出花色基因C，实现该目的的前提是_，以便合成两种引物。该过程与细胞内DNA复制的不同之处在于_(答出两点即可)。经过_次复制，可出现两条DNA单链等长的基因C。,(2)在含潮霉素抗性基因的培养基上，能够正常分裂、生长的农杆菌不一定符合实验要求，原因是_ _。 (3)为使基因C整合到菊花染色体上，应使基因C插入质
