选修3基因工程课件2021届高考生物一轮复习

选修3现代生物科技专题第1讲基因工程知识梳理重难透析栏目一研析高考真题感悟栏目二栏目导引考点一基因工程的基本工具1．基因工程的概念(1)供体：提供_。(2)操作环境：_。(3)操作水平：_。(4)原理：_。(5)受体：_

。(6)本质：性状在_体内的表达。(7)优点：克服_的障碍，定向改造生物的

。2．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：主要是从

生物中分离纯化出来的。②作用：识别特定的

并切开特定部位的两个核苷酸之间的

。目的基因体外分子水平基因重组表达目的基因受体远缘杂交不亲和遗传性状原核核苷酸序列磷酸二酯键

知识梳理重难透析③结果：产生

或平末端。(2)DNA连接酶①作用：将限制酶切割下来的DNA片段

。②类型：

③DNA连接酶和限制酶的关系：(3)载体①种类：

、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。黏性末端拼接成DNA分子质粒常用类型

E·coliDNA连接酶

T4DNA连接酶

来源

大肠杆菌

T4噬菌体

功能

只缝合黏性末端

缝合黏性末端和平末端

结果

恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键

选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）1．判断正误：(1)限制酶只能用于切割目的基因()(2)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列()(3)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来()(4)E·coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端()(5)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因()(6)每个重组质粒至少含一个限制酶识别位点()(7)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶()(8)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体()(9)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达()(10)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制()

基础自测×××××××√√√选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）2．限制性核酸内切酶MunⅠ和限制性核酸内切酶EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是和。如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是哪一种？并指明理由。答案：适合的质粒是①。由图可知，质粒②上无标记基因，不适合作为载体；质粒③和④的标记基因上都有限制性核酸内切酶的识别位点，使用该酶后将会导致标记基因遭破坏，故均不宜选作载体。选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）1．确定切割某种目的基因的限制酶的种类根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类：①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。③为避免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PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）2．载体上标记基因的作用载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如下图所示：选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）基因工程操作工具的四个易错点选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）1．(2018·北京理综)用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是()A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B．图2中酶切产物可用于构建重组DNAC．泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物D．图中被酶切的DNA片段是单链DNAD选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）2．图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是________________________________________________(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的原因是_____________________________________________________________________________________________。(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有____________________和______________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是

。Sau3AⅠ两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端甲和丙

甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录

E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）2．基因表达载体的构建——基因工程的核心(1)目的：①使目的基因在

中稳定存在，并且可以遗传给下一代；②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选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）(3)基因表达载体的构建过程：载体(质粒)DNA分子(含目的基因)同一种________切割带有粘性末端的切口带有粘性末端的目的基因片段____________酶重组DNA(环状重组质粒)限制酶DNA连接选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）考点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：主要是指

的基因。(2)获取目的基因的方法①直接分离法：从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库或_中获取。②人工合成：a．如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过_用化学方法直接人工合成；b．以RNA为模板，在

的作用下人工合成。(3)扩增目的基因：利用_扩增目的基因。编码蛋白质rDNA文库DNA合成仪逆转录酶PCR技术选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）3．将目的基因导入受体细胞[连线]受体细胞导入方法①动物细胞③微生物细胞②植物细胞a.农杆菌转化法b.显微注射技术e.花粉管通道法c.基因枪法d.感受态细胞法(处理法)选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习选修3第1讲基因工程课件2021届高考生物一轮复习4．目的基因的检测与鉴定类型步骤检测内容方法分子检测第一步转基因生物的DNA上是否插入了目的基因__________________(DNA和DNA之间)第二步目的基因是否转录出了mRNA_____________(DNA和mRNA之间)第三步目的基因是否翻译成蛋白质_____________________个体生物学水平鉴定抗虫或抗病接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度DNA分子杂交技术分子杂交技术抗原—抗体杂交技术选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）

基础自测判断正误：(1)设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列(

)(2)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列()(3)PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶()(4)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氨酶。每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada()(5)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体()(6)把目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法()(7)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达()(8)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原—抗体杂交技术()(9)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完全表达()×√×××××√√1．基因组文库与部分基因文库基因文库类型基因组文库部分基因文库(cDNA文库)构建基因文库的过程选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）选修3基因工程优秀课件2021届高考生物一轮复习（完整版）3．基因表达载体(1)原理：体外DNA复制(3)过程：DNA受热(90～95℃)变性解旋为单链、冷却(55～60℃)后RNA引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下延伸(70～75℃)合成互补链。(2)需要条件：模板DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)2.PCR技术4．农杆菌转化法原理植物受损伤时伤口处分泌物可吸引农杆菌→农杆菌中Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上(若将目的基因插入到Ti质粒的T－DNA上，则目的基因将被一起带入)1．(2019·浙江重点中学联考)下图为获得抗除草剂转基因玉米的技术路线，请回答：(1)构建表达载体选择限制酶时，要求Ti质粒内每种限制酶只有一个切割位点，同时要求酶切后，G基因形成的两个粘性末端序列不相同，这个过程需用_______种限制酶，目的是

。除草剂抗性基因G和Ti质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是________________。

2防止酶切产物自身环化磷酸二酯键(2)农杆菌转化愈伤组织时，T—DNA携带

插入受体细胞的核DNA。若核DNA中仅插入一个G基因，自交后代含G基因的植株中，纯合子占_______。(3)获得抗除草剂转基因玉米涉及多次筛选，其中筛选含重组质粒的农杆菌应使用含________的选择培养基，使用含________的选择培养基筛选出转化的愈伤组织，再诱导愈伤组织再生出抗除草剂转基因玉米。目的基因(抗除草剂基因G)

1/3抗生素除草剂考点三基因工程的应用及蛋白质工程1．基因工程的应用(1)基因工程的应用：培育转基因植物和

，生产基因工程药物，进行______治疗。(2)抗虫棉的培育①图示：转基因动物基因②分析：从图中可以看出，目的基因是

，使用的载体是

，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是

，请写出两种检测目的基因是否表达的方法：

。(3)基因治疗与基因诊断的不同点原理操作过程进展基因治疗___________将

导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗(疾病)临床实验基因诊断______________________制作特定_________与病人样品DNA混合，分析杂交带情况临床应用Bt毒蛋白基因Ti质粒农杆菌转化法抗原—抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫基因表达正常基因碱基互补配对原则DNA探针2.蛋白质工程(1)目标：根据人们的需要对

的分子结构进行设计，或制造一种

。(2)操作对象：

。(3)操作过程：写出流程图中字母代表的含义：A．

，B.

，C.

，D.

，E.

。(4)结果：改造了现有蛋白质或制造出

。(5)应用：主要集中应用于对_进行改造，改良生物性状。蛋白质全新的蛋白质基因转录翻译分子设计多肽链预期功能现有蛋白质新的蛋白质判断正误：(1)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株()(2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中()(3)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用()(4)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质()(5)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构()基础自测√×√××蛋白质工程与基因工程比较项目蛋白质工程基因工程区别过程实质结果联系预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品生产自然界没有的蛋白质一般是生产自然界已有的蛋白质蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现1．(2015·全国卷Ⅱ)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。氨基酸序列(或结构)(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：_______________________________________________________________

(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________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_____进行鉴定。

RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)PP1DNA和RNA(或遗传物质)

DNA→RNARNA→DNA设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能[全国卷·真题体验]例1、(2019·全国卷Ⅰ)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题：(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括________________和________________。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是________。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是_______________。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的________。(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是________________________________________________________________。研析高考真题感悟Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活基因组文库

cDNA文库解旋酶加热至90～95℃氢键例2、(2018·全国卷Ⅰ)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，在蛋白质纯化的过程中应添加__________的抑制剂。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转化外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)细菌蛋白酶缺陷型蛋白酶例3、(2018·全国卷Ⅱ)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5′末端，获得了L1—GFP融合基因(简称为甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1～E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：(1)据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是____________。使用这两种酶进行酶切是为了保证________，也是为了保证________________。(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了__________和________过程。(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的________移入牛的________________中、体外培养、胚胎移植等。(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的________(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。E1和E4甲的完整甲与载体正确连接转录翻译细胞核去核卵母细胞核DNA例4、(2017·全国卷Ⅰ)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，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DNA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____________________________________________。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噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕繁殖快、容易培养蛋白A的抗体DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体[自主卷·真题借鉴]例1、(2017·北京理综)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。下列操作与实验目的不符的是(

)A．用限制性核酸内切酶EcoRⅠ和连接酶构建重组质粒B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上在培养基中添加潮霉素，筛选被转化的菊花细胞C例2、(2018·江苏单科)为生产具有特定性能的α­淀粉酶，研究人员从某种海洋细菌中克隆了α­淀粉酶基因(1656个碱基对)，利用基因工程大量制备α­淀粉酶，实验流程见图。请回答下列问题：(1)利用PCR技术扩增α­淀粉酶基因前，需先获得细菌的______________。(2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的________端加上限制性酶切位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，主要目的是_______________________________________。基因组DNA5′使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连例3、(2018·天津理综)甲型流感病毒为RNA病毒，易引起流感大规模流行。我国科学家在2017年发明了一种制备该病毒活疫苗的新方法，主要环节如下。(1)改造病毒的部分基因，使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力。以病毒RNA为模板，逆转录成对应DNA后，