高考生物选考（江苏专用）一轮总复习课件专题25基因工程与蛋白质工程-基础篇

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生物江苏省专用专题25基因工程与蛋白质工程考点一基因工程的原理与技术一、基因工程的概念1.概念:按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因

等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生

物类型和生物产品。2.优点(1)与杂交育种相比:克服了①

远缘杂交不亲和

的障碍。(2)与诱变育种相比:可②

定向

改造生物的遗传性状。二、基因工程的工具1.限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)来源:主要从原核生物中分离纯化出来。考点清单(2)特点:能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链

中特定部位的两个核苷酸之间的③

磷酸二酯键

断开。(3)结果:产生黏性末端或平末端。提示限制酶具有特异性,即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列,并

在特定的位点上进行切割。限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物

DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。2.DNA连接酶(1)作用:将双链DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的两个核苷酸

间的磷酸二酯键。种类E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源④

大肠杆菌

⑤

T4噬菌体

特点只“缝合”⑥

黏性

末端黏性末端和平末端都可“缝合”(2)种类3.载体(1)条件

(2)种类

(3)作用:携带外源DNA片段进入受体细胞。(4)特点:可在细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上,随染色体

DNA进行同步复制。方法

(1)从基因文库中获取三、基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取基因文库类型基因组文库部分基因文库(如cDNA文库)构建基因文库的过程某种生物全部DNA

许多DNA片段

受体菌群体某种生物发育的某个时期的

mRNA

cDNA片段

受体菌群体(2)人工合成a.通过DNA合成仪用化学方法人工合成:适用于核苷酸序列已知,且核苷

酸数目较少的基因。b.利用mRNA逆转录合成。(3)利用PCR技术扩增a.原理:DNA复制

过程说明图解变性当温度上升到90℃以上时,双链DNA相互分离成为单链

复性温度下降到55℃,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合

延伸72℃左右时,Taq酶有最大活性,可使DNA新链由5'端向3'端延伸

b.PCR过程c.结果:上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了两个DNA分子,随

着重复次数的增多,DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过程都是

在PCR扩增仪中完成的。2.基因表达载体的构建——基因工程的核心(1)目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时

使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的构成(3)建过程

生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法

农杆菌转化法

显微注射法

Ca2+参与的转化法

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Ti质粒

的T-DNA上→导入农

杆菌→侵染植物细胞

→整合到受体细胞的

染色体DNA上→表达基因表达载体

受精卵

新性状个体Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子3.将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定

考点二基因工程的应用与发展一、动物基因工程与植物基因工程1.动物基因工程:用于提高动物生长速度从而提高产品产量;用于改善畜

产品品质;用转基因动物生产药物;用转基因动物作器官移植的供体等。2.植物基因工程:培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因

植物;利用转基因改良植物的品质。特别关注(1)抗虫棉的培育a.目的基因:Bt毒蛋白基因b.抗虫原理:Bt毒蛋白水解成的多肽与肠上皮细胞上的受体特异性结合,

会导致细胞膜穿孔,细胞肿胀裂解,最后造成害虫死亡。注:Bt毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌。c.受体细胞

d.方法:花粉管通道法(也可用农杆菌转化法或基因枪法)(2)生物反应器a.外源基因:药用蛋白基因b.表达条件:药用蛋白基因+生物蛋白基因的启动子等c.受体生物——牛、羊等d.方法:显微注射法e.种类:乳腺反应器和膀胱反应器等。前者受动物性别(只能是雌性)和年

龄(哺乳期)限制,优点是不用提取,直接使用;后者需提取后使用,但不受动

物性别和年龄的限制。二、基因诊断与基因治疗1.基因诊断:又称为DNA诊断,是采用①

基因检测

的方法来判断患者

是否出现了基因异常或携带病原体。2.基因治疗(1)概念:把②

正常基因

导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,

从而达到治疗疾病的目的。(2)成果:将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中,使淋巴细胞能

产生腺苷酸脱氨酶,然后,再将这种淋巴细胞转入患者体内,从而治疗复合

型免疫缺陷症。3.类型

1.蛋白质工程崛起的缘由(1)基因工程的实质:将一种生物的基因转移到另一种生物体内,后者可以

产生它本不能产生的蛋白质,进而表现出新的性状。(2)基因工程的不足:在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。2.蛋白质工程的基本原理

三、蛋白质工程3.蛋白质工程的基本途径4.蛋白质工程与基因工程的比较项目

蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质获取目的基因→构建基因表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定

实质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(基因的异体表达)

结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质联系

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,因为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

考点三DNA的粗提取与鉴定1.实验原理

2.操作流程疑难点拨(1)蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体,水分可以大量

进入血细胞内,使血细胞破裂,再加上搅拌的机械作用,就加速了鸡血细胞

的破裂(细胞膜和核膜的破裂),从而释放出DNA。(2)用植物细胞提取DNA时,需加入洗涤剂和食盐,其作用是①洗涤剂是一

些离子去污剂,能溶解细胞膜,有利于DNA的释放;②食盐的主要成分是

NaCl,有利于DNA的溶解。(3)通过反复地溶解与析出DNA,能够去除杂质。理由是①用高盐浓度的

溶液溶解DNA,能除去在高盐中不能溶解的杂质;②用低盐浓度使DNA析

出,能除去溶解在低盐溶液中的杂质。提升与基因工程中工具酶相关的问题分析一、列表比较,区分部分与DNA有关的酶及其作用知能拓展名称作用作用部位作用结果参与过程限制酶切割某种特定的

脱氧核苷酸序列磷酸二酯键形成黏性末端或

平末端基因工程DNA连接酶连接两个DNA片段磷酸二酯键形成重组DNA分子

DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸

磷酸二酯键形成新的DNA分子DNA复制解旋酶使碱基间氢键断裂碱基间氢键形成脱氧核苷酸链单链DNA复制逆转录酶以RNA为模板合成DNA磷酸二酯键形成新的DNA分子逆转录、基因工程二、“例析法”突破难点——限制酶的选择

甲乙

1.根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类(1)应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择PstⅠ。(2)不能选择切割位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割位点)。2.根据质粒的特点确定限制酶的