人教版高考总复习-生物选修3-1省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

第1页第2页考纲要求热点提醒1.基因工程诞生2．基因工程原理及技术3．基因工程应用4．蛋白质工程1.基因工程实质2．基因工程操作四步曲及其操作实例3．基因工程在农业、医药生产、疾病诊疗和治疗中应用4．蛋白质工程普通操作过程高考关键点第3页基础知识第4页第5页第6页第7页第8页第9页第10页小思索：将含有某种生物不一样基因许多DNA片段，导入受体细菌群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物不一样基因，称为基因文库。建立基因文库，便于随时获取目标基因。小讨论：构建基因表示载体时，没有加入开启子。小应用：基因治疗普通针对极难用普通药品进行治疗遗传病。第11页1．基因拼接理论基础(1)DNA是生物主要遗传物质。(2)DNA基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。(3)双链DNA分子空间结构都是规则双螺旋结构。知识热点第12页2．外源基因在受体内表示理论基础(1)基因是控制生物性状独立遗传单位。(2)遗传信息传递都遵照中心法则阐述信息流动方向。(3)生物界共用一套遗传密码子。第13页3．基因工程基本工具限制酶DNA连接酶载体作用切割目标基因和运载体连接DNA片段，形成重组DNA携带目标基因进入受体细胞作用部位两核苷酸脱氧核糖与磷酸间形成磷酸二酯键作用特点(条件)(1)识别特定核苷酸序列(2)在特定位点上切割(1)E·coliDNA连接酶只连接黏性末端(2)T4DNA连接酶连接黏性末端和平末端(1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制(2)有多个限制酶切割位点(3)含有特殊标识基因惯用类型EcoRⅠ限制酶SmaⅠ限制酶E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶质粒、噬菌体、动植物病毒第14页①DNA连接酶与DNA聚合酶比较DNA连接酶DNA聚合酶作用实质都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键是否需要模板不需要需要连接DNA链双链单链作用过程在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在核酸片段3′端羟基上，形成磷酸二酯键作用结果将存在DNA片段连接成重组DNA分子合成新DNA分子第15页②普通来说，天然运载体往往不能满足人类全部要求，所以人们依据不一样目标和需要，对一些天然运载体进行人工改造。③限制酶切割位点所处位置必须是在所需标识基因之外，这么才能确保标识基因完整性，有利于对目标基因检测。④限制酶和DNA连接酶比较第16页限制酶DNA连接酶作用切割目标基因或运载体将两个DNA片段连接作用过程基因工程第一、二步都用到了，且用是同一个，目标是产生相同黏性末端基因工程第二步将目标基因与运载体连接成重组DNA分子或形成基因表示载体作用对象及效果都作用于磷酸二酯键，与氢键无关，但作用效果相反酶特征有催化作用，可重复利用，受温度、pH等影响第17页【例1】以下关于基因工程叙述，错误是()A．目标基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类惯用工具酶C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表示胰岛素原无生物活性D．载体上抗性基因有利于筛选含重组DNA细胞和促进目标基因表示第18页解析：目标基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；基因工程中惯用工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶；大肠杆菌为原核生物，不含有内质网和高尔基体等细胞器，不能对蛋白质进行加工，其合成胰岛素原无生物活性。运载体中抗性基因为标识基因，其作用是有利于筛选含重组DNA细胞，不能促进目标基因表示。答案：D评析：本题考查基因工程工具、目标基因起源及标识基因作用。第19页►变式1：除了以下哪一项之外，其余都是基因工程运载体所必须具备条件()A．能在宿主细胞中复制并保留B．含有多个限制酶切点，方便与外源基因连接C．含有标识基因，便于进行筛选D．是环形状态DNA分子解析：原核细胞如细菌核DNA也是环状DNA，但不能作运载体，因为它不具备A、B、C三个条件。答案：D第20页1．目标基因获取(1)从基因文库中获取目标基因优点：有了基因文库，就能够随时从中提取所需要目标基因，引入受体细胞使之表示。(2)人工合成目标基因第21页第22页(3)利用PCR技术扩增目标基因①PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段核酸合成技术。PCR扩增是获取目标基因一个非常有用方法，也是进行分子判定和检测一个很灵敏方法。②目标：经过指数式扩增获取大量目标基因。第23页2．基因表示载体构建(1)目标：使目标基因在受体细胞中稳定存在，并能够遗传给下一代，并使目标基因能够表示和发挥作用。(2)基因表示载体组成：目标基因＋开启子＋终止子＋标识基因＋复制原点。第24页①开启子：一段有特殊结构DNA片段，位于基因首端。它是RNA聚合酶识别、结合部位。②终止子：一段有特殊结构DNA短片段，位于基因尾端。作用是使转录过程停顿。③标识基因：普通为抗生素抗性基因或荧光基因等，其作用是判别受体细胞中是否含有目标基因(目标基因是否导入成功)。(3)基因表示载体构建方法第25页第26页3．将目标基因导入受体细胞(1)目标：目标基因进入受体细胞内并在受体细胞内维持稳定和表示过程。(2)受体细胞种类不一样，导入方法不一样第27页受体细胞种类方法植物细胞①农杆菌转化法：目标基因插入Ti质粒T­DNA→转入农杆菌→导入植物细胞→稳定维持和表示②基因枪法③花粉管通道法动物细胞显微注射法：目标基因表示载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→新性状动物微生物细胞Ca2＋处理受体细胞→感受态细胞→表示载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子第28页(3)受体生物不一样，所用受体细胞种类也不相同a．植物：能够是卵细胞(受精卵)、体细胞(可经组织培养成为完整植株)。b．动物：受精卵(因为体细胞全能性受到严格限制)。(4)转化实质：目标基因整合到受体细胞染色体基因组中。第29页4．目标基因检测与判定类型步骤检测内容方法结果显示分子检测导入检测目标基因是否插入受体细胞染色体DNA上DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带表示检测目标基因是否转录出mRNA核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间)同上目标基因是否翻译出蛋白质蛋白质分子杂交(抗原和抗体之间)同上个体生物学水平判定①确定是否含有抗性及抗性程度②基因工程产品与天然产品活性是否相同①抗虫或抗病接种试验②基因工程产品与天然产品活性比较是否赋予了预期抗性或蛋白质活性第30页①比较基因、目标基因、基因文库a．基因是有遗传效应DNA片段，是控制性状遗传物质结构和功效基本单位，基因脱氧核苷酸序列代表遗传信息。b．目标基因是指基因工程操作中需要外源基因，它是编码某种蛋白质结构基因，如生物抗逆性基因、抗虫基因等。

第31页c．基因文库：是将含有某种生物不一样基因许多DNA片段，导入受体菌群体中而储存，各个受体菌分别含有这种生物不一样基因。基因文库就相当于某种生物基因仓库，贮备着大量同种基因，为取得大量目标基因做准备。②DNA复制与PCR技术第32页DNA复制PCR技术场所主要在细胞核生物体外酶解旋酶、DNA聚合酶Taq酶运载体不需要不需要遵照标准碱基互补配对碱基互补配对结果DNA分子DNA分子片段第33页③插入基因只是结构基因部分，其表示需要调控序列，因而用作运载体质粒插入部位前须有开启子，后须有终止子。④两次使用限制酶为同一个酶，这么形成黏性末端碱基之间互补，便于连接。⑤在整个工程中，只有第三步将目标基因导入受体细胞过程中不发生碱基互补配对，其它步骤均发生配对。第34页第35页A．①过程需要酶是逆转录酶，原料是A、U、G、CB．②要用限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目标基因与质粒连接在一起C．假如受体细胞是细菌，能够选取枯草杆菌、炭疽杆菌等D．④过程中用原料不含有A、U、G、C第36页解析：①过程是逆转录，利用逆转录酶合成DNA片段，需要原料是A、T、G、C；②是目标基因与质粒DNA重组阶段，需要限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目标基因与质粒连接在一起；③假如受体细胞是细菌，则不应该用致病菌，而炭疽杆菌是致病菌；④过程是基因表示过程，原料中含有A、U、G、C。答案：B评析：本题考查基因工程操作步骤第37页►变式2：采取基因工程方法培育抗虫棉，以下导入目标基因做法正确是()①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白DNA序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉体细胞，再进行组织培养④将编码毒素蛋白DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉子房并进入受精卵A．①② B．②③C．③④ D．④①第38页解析：依据基因工程普通要经历四个步骤分析，上述③④操作是正确。①将毒素蛋白注射到棉受精卵中，没有取得目标基因，②将编码毒素蛋白DNA序列，注射到棉受精卵中，没有将目标基因与受体细胞结合，所以①②是错误操作。答案：C第39页1．基因工程应用(1)植物基因工程结果①抗虫转基因植物(抗虫棉是转入Bt毒蛋白基因培育)。②抗病转基因植物(病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因)。③抗逆转基因植物(生物抗性基因)。④转基因改良植物(营养价值、实用价值、观赏价值)。第40页(2)动物基因工程结果①提升动物生长速度(外源生长激素基因)。②改进畜产品品质。③转基因动物生产药品(牛、山羊等动物乳腺生物反应器中表示出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α­抗胰蛋白酶)。④转基因动物作器官移植供体(导入调整因子抑制抗原决定基因表示或除去抗原决定基因，培育没有免疫排斥反应转基因克隆器官)。第41页(3)基因工程药品①起源：主要来自转基因工程菌。②结果：淋巴因子、抗体、疫苗、激素等。③作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。第42页(4)基因治疗①概念：是把正常基因导入病人体内，使该基因表示产物发挥功效，从而到达治疗疾病目标，是当前治疗遗传病最有效伎俩。②结果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺点症。第43页③方法a．体外基因治疗：先从病人体内取得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移细胞扩增培养，最终重新输入患者体内。b．体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因治病方法。如1994年美国科学家利用经过修饰腺病毒作载体，成功地将治疗遗传性囊性纤维化病正常基因转入患者肺组织中。第44页2．蛋白质工程(1)概念：是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功效关系作为基础，经过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一个新蛋白质，以满足人类生产和生活需求。(2)过程：预期蛋白质功效→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应脱氧核苷酸序列。第45页(3)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预期蛋白质功效→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应脱氧核苷酸序列获取目标基因→构建基因表示载体→将目标基因导入受体细胞→目标基因检测与判定实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物遗传特征，以取得人类所需生物类型或生物产品结果生产自然界没有蛋白质普通是生产自然界已经有蛋白质联络蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来第二代基因工程。对现有蛋白质改造或制造新蛋白质，必须经过基因修饰或基因合成实现第46页①动物基因工程主要为了改进畜产品品质，不是为了产生体型巨大个体。②基因治疗当前只是处于早期临床试验阶段，在临床上还未开展这方面治疗。③DNA分子制作探针进行检测时应检测单链，即将双链DNA分子打开。④Bt毒蛋白基因产生Bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。⑤青霉素是青霉菌产生，不是经过基因工程生产。第47页⑥因为密码子含有“简并性”，故由某种特定氨基酸序列所推测出脱氧核苷酸序列可有各种，即逆推所得基因可有各种。⑦应该从对基因操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因以下：a．任何一个天然蛋白质都是由基因编码，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过蛋白质能够遗传下去。假如对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过蛋白质分子还是无法遗传。b．对基因进行改造比对蛋白质直接改造要轻易操作，难度要小得多。第48页【例3】科学家将β­干扰素基因进行定点突变，然后导入大肠杆菌表示，使干扰素第17位半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提升β­干扰素抗病活性，而且提升了储存稳定性。该生物技术为()A．基因工程 B．蛋白质工程C．基因突变 D．细胞工程第49页解析：基因工程是经过对基因操作，将符合人们需要目标基因导入适宜生物体，使其高效表示，从中提取所需基因控制合成蛋白质，或表现某种性状，蛋白质产品依然为天然存在蛋白质；蛋白质工程却是对控制蛋白质合成基因进行改造，从而实现对其编码蛋白质改造，所得到已不是天然蛋白质。题目中操作中包括基因显然不再是原来基因，其合成β­干扰素也不是天然β­干扰素，而是经过改造，是人类所需蛋白质，因而整个过程利用生物技术应为蛋白质工程。答案：B第50页评析：本题考查基因工程应用第51页►变式3：近年来基因工程发展非常迅猛，科学家能够用DNA探针和外源基因导入方法进行遗传病诊疗和治疗，以下做法中不正确是()A．用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症B．用DNA探针检测病毒性肝炎C．用导入外源基因方法治疗半乳糖血症D．用基因替换方法治疗21三体综合征第52页解析：镰刀型细胞贫血症是因为基因突变引发疾病，用β­珠蛋白DNA探针能够检测到；用DNA探针也能够很方便地检测出肝炎患者病毒；半乳糖血症是因为体内缺乏半乳糖苷转移酶，将带有半乳糖苷转移酶基因导入半乳糖血症患者体内，能够治疗这种疾病；21三体综合征是因为患者多了一条21号染色体，不能用基因替换方法治疗。答案：D第53页1．苏云金杆菌(Bt)能产生含有杀虫能力毒素蛋白。下列图是转Bt毒素蛋白基因植物培育过程示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回答以下问题。随堂练习第54页第55页(1)将图中①DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有________种DNA片段。(2)图中②表示HindⅢ与BamHⅠ酶切、DNA连接酶连接过程，此过程可取得________种重组质粒；假如换用BstⅠ与BamHⅠ酶切，目标基因与质粒连接后可取得________种重组质粒。第56页(3)目标基因插入质粒后，不能影响质粒________。(4)图中③Ti质粒调控合成vir蛋白，能够帮助带有目标基因T－DNA导入植物细胞，并预防植物细胞中________对T－DNA降解。(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合一些昆虫肠上皮细胞表面特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞________。第57页(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目标是降低害虫种群中________基因频率增加速率。解析：(1)BamHⅠ在①中有2个切点，HindⅢ在①中有1个切点，故可切出4种DNA片段。(2)因HindⅢ切出末端与BamHⅠ切出末端不一样，则重组质粒有2种。BstⅠ与BamHⅠ切出末端相同，则有1种重组质粒。

第58页(3)质粒进入宿主细胞必须能正常复制才能为目标基因扩增提供必要条件。(4)因为植物细胞中有能降解T－DNA酶(DNA水解酶)。(5)不一样生物基因不一样，表示产物蛋白质也不一样。从而造成人类肠上皮细胞表面无对应毒素蛋白受体。(6)转基因与非转基因作物混种，可降低抗性作物对害虫选择性，使害虫种群中抗性基因频率增加速率减慢。答案：(1)4(2)21(3)复制(4)DNA水解酶(5)表面无对应特异性受体(6)抗性第59页2．胰岛素能够用于治疗糖尿病，不过胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长时间才能进入血液，而进入血液胰岛素又轻易分解，所以，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素生产过程，请据图回答相关问题：第60页(1)构建新蛋白质模型是蛋白质工程关键，图中构建新胰岛素模型主要依据是______________。(2)经过DNA合成形成新基因应与________结合后转移到_______