高考生物大一轮复习 基因工程的原理 中图版选修

高考生物大一轮复习基因工程的原理课件中图版选修第一页，共三十九页，2022年，8月28日选修三第一单元生物技术与生物工程第一章基因工程和蛋白质工程第一节基因工程的原理第二页，共三十九页，2022年，8月28日【考纲考情】最新考纲及要求三年考情(以山东高考卷为例)2014年2013年2012年基因工程的诞生Ⅰ无无无基因工程的原理和技术ⅡT36·非选择题无T36·非选择题实验：DNA的粗提取与鉴定无无无第三页，共三十九页，2022年，8月28日【知识梳理】考点一基因工程的工具1.限制性内切酶和DNA连接酶的关系：(1)限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制性内切酶不切割自身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。第四页，共三十九页，2022年，8月28日2.作为载体的条件：条件适应性稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制性内切酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择第五页，共三十九页，2022年，8月28日【提分技法】与DNA有关的五种酶的比较作用底物作用部位形成产物限制性内切酶DNA分子磷酸二酯键黏性末端DNA连接酶DNA片段磷酸二酯键重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代DNA解旋酶DNA分子碱基对间的氢键形成脱氧核苷酸单链DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸第六页，共三十九页，2022年，8月28日考点二基因工程的基本操作程序

1.目的基因的获得：(1)直接分离法：最常用的方法是“鸟枪法”。目的基因获得后可用PCR进一步扩增。(2)人工合成法：反转录法或通过DNA合成仪用化学方法直接合成目的基因。2.重组载体的构建：(1)重组载体组成。①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。第七页，共三十九页，2022年，8月28日②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细胞筛选出来，如抗生素抗性基因。③目的基因：能控制特定性状的外源基因。(2)重组载体的构建步骤：第八页，共三十九页，2022年，8月28日3.重组载体的导入和筛选：生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到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分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子第九页，共三十九页，2022年，8月28日4.目的基因的表达与鉴定：第十页，共三十九页，2022年，8月28日【高考警示】(1)限制性内切酶剪切目的基因与质粒的次数不同：获取一个目的基因需限制性内切酶剪切2次，共产生4个黏性末端，切割质粒则只需要限制性内切酶剪切1次，因为质粒是环状DNA分子，而目的基因在DNA分子链上。(2)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。第十一页，共三十九页，2022年，8月28日(3)基因工程操作过程中只有第三步(重组载体的导入和筛选)没有碱基互补配对现象：第一步存在反转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步存在检测分子水平杂交。(4)并非所有个体都可作为乳腺生物反应器：操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度较高，泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。第十二页，共三十九页，2022年，8月28日考点三尝试DNA的提取与鉴定1.实验原理：(1)DNA的粗提取。①十二烷基磺酸钠(SDS)能使蛋白质变性，在研磨液中加入SDS可使蛋白质与DNA分离；乙二胺四乙酸二钠(EDTA)可防止细胞破碎后DNA分子被降解。②DNA不溶于酒精溶液，而许多其他物质可溶于酒精溶液，利用这一原理可提取出含杂质较少的DNA。(2)DNA的鉴定：DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色。第十三页，共三十九页，2022年，8月28日2.实验步骤：(1)DNA的粗提取：材料准备：新鲜菠菜和体积分数为95%的酒精溶液，冷冻至少24h

研磨：称取30g新鲜菠菜叶切碎，置于研钵中，加10mL研磨液，迅速研磨成糊状过滤：在漏斗中垫尼龙纱布，将研磨液滤入塑料烧杯中离心：将滤液倒入5mL塑料离心管中，以1000r/min的速度离心

10min第十四页，共三十九页，2022年，8月28日加冷酒精：取出上清液，倒入50mL塑料烧杯中，加入两倍体积的体积分数为95%的冷酒精，并用玻璃棒沿一个方向缓缓搅拌白色丝状物第十五页，共三十九页，2022年，8月28日第十六页，共三十九页，2022年，8月28日类型一基因工程的基本工具【典例1】(2015·德州模拟)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。第十七页，共三十九页，2022年，8月28日(1)a代表的物质和质粒的化学本质都是________________，二者还具有其他共同点，如①____________，②____________(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________________________________________________________。第十八页，共三十九页，2022年，8月28日(4)下列常在基因工程中用为载体的是(

)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。第十九页，共三十九页，2022年，8月28日【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能够发生碱基互补配对，可使用DNA连接酶将它们连接在一起。(3)质粒DNA分子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因，便于对重组DNA进行鉴定和筛选。第二十页，共三十九页，2022年，8月28日(4)作为载体必须具备的条件：①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；②有多个限制性内切酶切点；③有一定的标记基因，便于筛选。常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。苏云金芽孢杆菌抗虫基因一般作为目的基因；土壤农杆菌环状RNA分子不容易在宿主细胞内保存；动物细胞染色体的主要成分是DNA和蛋白质，不能被限制性内切酶切割，因此不能用作载体。第二十一页，共三十九页，2022年，8月28日答案：(1)DNA能够自我复制具有遗传特性(2)

DNA连接酶(3)标记基因供重组DNA的鉴定和选择(4)C第二十二页，共三十九页，2022年，8月28日【延伸探究】(1)从自然界中获取的题中图示结构能不能直接应用于基因工程？为什么？提示：不能。一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因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)目的基因能否插入氨苄青霉素抗性基因处？为什么？提示：不能。标记基因的作用是用于重组DNA的鉴定和筛选，若插入标记基因处，则无法保证标记基因的完整，进而影响进一步的鉴定和筛选。第二十三页，共三十九页，2022年，8月28日【加固训练】据图表回答问题：限制性内切酶SmaⅠEcoRⅠPstⅠ切割位点CCC↓GGGGGG↑CCCG↓AATTCCTTAA↑GCTGCA↓GG↑ACGTC第二十四页，共三十九页，2022年，8月28日(1)假设所用的限制性内切酶均能将所识别的位点完全切开，采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切含有目的基因的DNA片段，能得到________种DNA片段。如果将质粒和含目的基因的DNA片段只用EcoRⅠ酶切，酶切产物再加入DNA连接酶，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有____________、____________、__________。(2)为了防止目的基因和质粒表达载体酶切后的末端任意连接，酶切时应该选用的酶是____________、______________。第二十五页，共三十九页，2022年，8月28日【解析】(1)含目的基因的DNA分子上含有2个EcoRⅠ和1个PstⅠ的酶切位点，三个切点全部切开，则形成4种DNA片段。质粒与含目的基因的DNA片段都用EcoRⅠ切割，目的基因两端和质粒的切口处的黏性末端相同，只考虑两个DNA片段相连，则会形成三种连接产物，即质粒与质粒相连、质粒与目的基因相连、目的基因与目的基因相连。(2)为了防止自连，可选用EcoRⅠ和SmaⅠ两种酶同时切割，因为质粒和DNA片段均有这两种酶存在。第二十六页，共三十九页，2022年，8月28日答案：(1)4质粒—质粒连接物目的基因—目的基因连接物质粒—目的基因连接物(2)EcoRⅠ

SmaⅠ第二十七页，共三十九页，2022年，8月28日类型二基因工程的操作过程【典例2】(2015·淄博模拟)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值。下图所示是获得转基因莴苣的技术流程，请据图回答下列问题：第二十八页，共三十九页，2022年，8月28日(1)获取目的基因的主要途径包括从自然界已有的物种中分离和______________。(2)①过程需要的酶有______________、______________。(3)重组载体除了带有抗冻蛋白基因afp以外，还必须含有启动子、终止子和______________，这样才能构成一个完整的重组载体。第二十九页，共三十九页，2022年，8月28日(4)如果受体细胞C1是土壤农杆菌，则将目的基因导入它的目的是利用农杆菌的______________，使目的基因进入受体细胞C2，并将其插入受体细胞C2中的______________上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，形成转基因莴苣。经②过程获得的转基因莴苣中的目的基因是否表达，在分子水平上可用______________法进行检测，如果出现杂交带，说明目的基因已经表达蛋白质产品，转基因莴苣培育成功。第三十页，共三十九页，2022年，8月28日【解题指南】解答本题的关键是明确以下三点：(1)目的基因的获取方法。(2)重组载体的组成。(3)目的基因导入植物细胞的方法及检测方法。第三十一页，共三十九页，2022年，8月28日【解析】(1)获取目的基因的主要途径有从自然界已有的物种中分离和人工合成。(2)①过程为重组载体的构建过程，需要用到限制性内切酶和DNA连接酶。(3)一个完整的重组载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因。(4)农杆菌转化法利用的是农杆菌的转化作用，将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上，进而使目的基因能够稳定遗传和表达。检测目的基因是否成功表达可采用抗原—抗体杂交法。第三十二页，共三十九页，2022年，8月28日答案：(1)人工合成(2)限制性内切酶DNA连接酶(3)标记基因(4)转化作用染色体DNA抗原—抗体杂交第三十三页，共三十九页，2022年，8月28日【延伸探究】如何对该转基因莴苣进行个体水平的检测？请设计简单检测思路。提示：可以将该转基因莴苣种植在寒冷环境中，若能够正常生长，说明目的基因已经表达出蛋白质产品，否则，说明没有表达。第三十四页，共三十九页，2022年，8月28日【加固训练】基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的，并有赖于微生物学理论和技术的发展运用。基因工程基本操作流程如下图，请据图分析回答问题。第三十五页，共三十九页，2022年，8月28日(1)图中A是______________；在基因工程中，需要在_______________________酶的作用下才能完成剪接过程。(2)在上述基因工程的操作过程中，可以遵循碱基互补配对原则的步骤有______________(用图解中序号表示)。(3)不同种生物之间的基因移植成功，从分子水平分析，进行基因工程的主要理论依据是__________________________，也说明了生物共用一套______________。第三十六页，共三十九页，2022年，8月28日(4)研究中发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，导致害虫无法消