届高考生物一轮复习课件：选修三第课时基因工程

选修三现代生物科技1.复习线索(1)以基因工程的具体成果(如抗虫棉)为主线，系统复习基因工程的操作工具和操作步骤等知识点。(2)以植物的组织培养和动物细胞培养为基础，系统复习其他细胞工程技术手段。(3)以体内受精作用和个体发育过程为基础，系统复习胚胎工程的流程。(4)以环境保护未目的结合实际生活进行相关考察。2.复习方法(1)图解法复习基因工程和胚胎工程。(2)比较法复习植物组织培养和动物细胞培养；植物体细胞杂交和动物细胞融合及单克隆抗体制备。(3)关注热点科研成果，注意知识的实践应用。1.考查力度：占分比重相对稳定，如全国理综新课标卷只出一个15分的简答题2.考查内容(1)基因工程中三种工具。(2)基因工程操作四步曲。(3)基因工程成果——转基因生物实例及安全性讨论。(4)细胞工程中植物组织培养、植物体细胞杂交。(5)动物细胞培养和单克隆抗体的制备及应用。(6)核移植技术。(7)胚胎工程中胚胎移植和胚胎分割。(8)干细胞的研究。(9)生态工程与环境保护问题本单元包括选修三的全部内容——基因工程、细胞工程、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题以及生态工程等内容2014年备考建议三年考情总结权威解读考纲专真第1课时基因工程课前落实知识点一基因工程的基本工具［判一判］

(1)限制酶只能用于切割目的基因。 ()(2)限制酶切割DNA分子具有特异性。 ()(3)限制酶切割DNA后可产生黏性末端和平末端两种类型。 ()(4)DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。()(5)E·coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。 ()(6)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。 ()(7)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。 ()知识点二基因工程的基本操作程序知识点三基因工程的应用把________导入病人体内，使________发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，分为________基因治疗和________基因冶疗基因治疗培育________植物、抗病转基因植物和________植物；利用转基因改良植物的品质植物基因工程提高动物________来提高产品产量；改善畜产品品质；用转基因动物生产________；用转基因动物作器官移植的供体动物基因工程应用技术名称知识点四蛋白质工程［判一判］

(1)蛋白质工程可按照人的意愿生产出自然界中不存在的蛋白质。 ()(2)人类主要通过直接改造蛋白质的结构来生产新的蛋白质。 ()(3)蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。 ()自我校对知识点一(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√(7)√知识点二编码蛋白质PCR技术启动子终止子农杆菌转化法显微注射法插入了目的基因转录出了mRNA知识点三生长速率药物抗虫转基因抗逆转基因正常基因该基因的表达产物体外体内知识点四(1)√(2)×(3)√考点透析考点一基因工程的基本操作工具核心突破

1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)(1)存在：主要存在于原核生物中。

(2)特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。(3)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，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。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。GCGCCGCGCCAGGGGTCCAT(4)切割后末端的种类：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端

(如图所示)。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将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轴线处切开时，产生的则是平末端。2.“分子缝合针”——DNA连接酶都缝合磷酸二酯键，如图相同点缝合两种末端，但连接平末端的效率较低

只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来功能特性T4噬菌体

大肠杆菌来源T4DNA连接酶

E·coliDNA连接酶

种类3.“分子运输车”——载体(1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(2)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。(3)其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒。【特别提醒】(1)获取目的基因和切割载体时使用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。(2)获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生4个黏性末端或平末端。(3)限制酶切割位点的选择必须保证标记基因的完整性，以便于检测。针对训练1.(2012·江苏)图1表示含有目的基因D的DNA片段(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspI、BamHI、MboI、SmaI4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题。(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由________连接。(2)若用限制酶SmaI完全切割图1中DNA片段，产生的末端是________末端，其产物长度为________。(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaI完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是________。答案

(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamHI抗生素B同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向链接解析

(1)DNA单链中相邻两个碱基之间通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。(2)SmaI识别的序列为CCCGGG，切割后会产生平末端；图1所示的DNA分子中含有两个SmaI的识别位点，第一个识别位点在左端534bp序列向右三个碱基对的位置；第二个识别位点在右端658bp序列向左三个碱基对的位置，从这两个位点切割后产生的DNA片段长度分别为534+3，796-3-3，658+3，即得到的DNA片段长度分别为537bp、790bp和661bp。(3)在杂合子体内含有基因D和基因d，基因D的序列中含有两个识别位点，经过SmaI完全切割会产生537bp、790bp和661bp三种不同长度的片段，基因d的序列中含有一个识别位点，经过切割后会产生1327bp和661bp两种长度的片段，综上，杂合子中分离到该基因的DNA片段经过切割后会产生4种不同长度的片段。(4)能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序列为GGATCC的BamHI和识别序列为GATC的MboI，若使用MboI会同时破坏质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，所以要用BamHI来切割目的基因和质粒，切割后保留了完整的抗生素B抗性基因，便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。因为目的基因和运载体是用同种限制酶切割的，目的基因两端的末端和质粒切割后的两个末端都能进行互补，可能出现目的基因反向连接在运载体上的情况，导致基因D不能正确表达。2.(2012·天津)生物分子间特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质-DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。据图回答：(1)过程①酶作用的部位是________键，此过程只发生在非结合区DNA，过程②酶作用的部位是________键。(2)①、②两过程利用了酶的________特性。(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒，需要过程③的测序结果与________酶的识别序列进行对比，以确定选用何种酶。(4)如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别、结合DNA序列区为基因的________。(5)以下研究利用了生物分子间的特异性结合的有________(多选)A.分离得到核糖体，用蛋白酶酶解后提取rRNAB.用无水乙醇处理菠菜叶片，提取叶绿体基粒膜上的光合色素C.通过分子杂交手段，用荧光物质标记的目的基因进行染色体定位D.将抑制成熟基因导入番茄，其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合，终止后者翻译，延迟果实成熟答案

(1)磷酸二酯肽(2)专一性(3)限制性核酸内切酶(4)启动子(或转录起始区)(5)A、C、D解析

(1)DNA酶作用的部位是DNA的磷酸二酯键，蛋白酶作用的部位是肽键。(2)①②过程利用了各种酶催化一种或一类化学反应的特性，即专一性。(3)DNA要构建重组质粒，需要用限制性核酸内切酶切割，再与质粒重组。(4)RNA聚合酶识别和结合在基因的启动子上，驱动基因转录。(5)蛋白酶能特异性的酶解蛋白质，分子杂交手段也是利用各物质分子结合的特异性，抑制成熟基因转录出的mRNA与催化成熟酶基因的mRNA碱基互补结合，也具有特异性，光和色素易溶于有机溶剂，与酒精并不是特异性的溶解，所以选ACD。考点二基因工程的操作步骤核心突破

1.基因工程的图解

(1)抗虫棉的培育过程：(2)基因工程技术生产凝乳酶的过程：2.基因工程的操作程序分析(1)目的基因的获取途径。①从自然界已有的物种中分离出来，如从基因组文库或cDNA文库中获取。【特别提醒】cDNA文库只含某种生物的部分基因，相当于地方图书馆；基因组文库含该种生物的全部基因，相当于国家图书馆。②人工合成目的基因：常用的方法有化学合成法和反转录法。化学合成法：蛋白质氨基酸序列RNA碱基序列

DNA碱基序列用4种脱氧核苷酸人工合成目的基因反转录法：分离出供体细胞mRNA单链DNA

合成目的基因分析推测推测逆转录酶DNA聚合酶③PCR扩增技术与DNA复制的比较：形成整个DNA分子在短时间内形成大量的DNA片段结果细胞内含有的DNA聚合酶热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)酶主要在细胞核内体外复制(PCR扩增仪)场所解旋酶催化DNA在高温下变性解旋解旋方式不同点模板、ATP、酶、原料、引物条件四种游离的脱氧核苷酸原料DNA复制(碱基互补配对)原理相同点DNA复制PCR技术(2)基因表达载体的构建——最核心步骤。①基因表达载体的组成：启动子、目的基因、终止子以及标记基因等。【特别提醒】(1)与载体相比较，增加启动子、目的基因和终止子三个基因片段，其功能各不相同。(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)。②基因表达载体的构建方法：【特别提醒】

该过程把三种工具(两种工具酶、一种载体)全用上了，是最核心、最关键的一步，在体外进行。(3)将目的基因导入受体细胞。用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→感受态细胞吸收原核细胞或酵母菌Ca2+处理增大细胞壁通透性微生物细胞将含有目的基因的表达载体提纯→取卵→获得受精卵→显微注射→早期胚胎培养→胚胎移植→发育成为具有新性状的动物受精卵显微注射技术动物细胞将目的基因插入Ti质粒的T—DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上体细胞农杆菌转化法植物细胞转化过程受体细胞常用方法细胞类型【特别提醒】(1)唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。(2)将微生物作为受体细胞主要原因是个体微小，代谢旺盛，繁殖速度快，获得目的基因产物多。(3)植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。(4)目的基因的检测和鉴定。针对训练3.(2012·浙江)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是 ()A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D.将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞答案A解析提取矮牵牛蓝色花的mRNA，逆转录得到DNA，然后扩增，可获得大量的基因B，A正确；从基因文库中获取目的基因，只要根据目的基因的相关信息和基因文库中的信息进行筛选对比即可，不需要用限制酶进行切割，B错误；目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶，而不是DNA聚合酶，C错误；目的基因需要和运载体连接后形成重组质粒再导入，而且应该用农杆菌进行感染，而不是大肠杆菌，D错误。4.(2012·新课标全国)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性内切酶切割ＤＮＡ分子后产生的片段，其末端类型有________和________。(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：

AATC……GG……CTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ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。(4)反转录作用的模板是______