高三一轮复习生物基因工程课件((1))

问题探讨普通棉花

转基因抗虫棉将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因转入普通棉花我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。如何能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种呢？专题一基因工程阶段性总结阅读课本P1-25页，完成导学提纲相关内容

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。基因工程的别名操作环境原理操作水平优势目的DNA重组技术生物体外基因重组创造出更符合人们需要的生物类型和生物产品克服远缘杂交不亲和障碍，定向改造生物的遗传性状DNA分子水平一.基因工程的概念与杂交育种相比

与诱变育种相比限制酶DNA连接酶载体①对受体细胞无害②有一个至多个限制酶切割位点③有特殊的标记基因④能自我复制或能整合到宿主DNA上质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒基因工程的基本工具作为载体的条件种类:磷酸二酯键来源：主要来源于原核生物特点：作用部位：具有专一性结果：形成黏性末端或平末端作用部位：磷酸二酯键种类：E.coliDNA连接酶、T4DNA连接酶作用：把两条双链DNA片段拼接起来

课堂小结三.知识延伸名称作用部位底物作用结果限制酶DNA连接酶DNA聚合酶DNA（水解）酶解旋酶RNA聚合酶磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键氢键磷酸二酯键DNADNA片段脱氧核苷酸DNADNA核糖核苷酸将DNA切成两个片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子将单个脱氧核苷酸依次连接成DNA单链将DNA分子水解为单个脱氧核苷酸将双链DNA分子局部解旋为单链将单个核苷酸依次连接成RNA单链1.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A.①②③④

B.①②④③C.①④②③

D.①④③②C练习与应用转录DNARNA翻译蛋白质逆转录复制复制中心法则——克里克基因的表达：指的是转录和翻译的过程。基因是有遗传效应的DNA片段DNA片段基因1基因2基因3放大非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游编码区：能转录相应的mRNA，进一步编码（翻译）出蛋白质的DNA区段。非编码区：不能转录为相应的mRNA，不能编码蛋白质的区段。非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游启动子终止子间隔的、不连续的内含子外显子外显子：内含子：能转录相应的mRNA，进一步能编码蛋白质的DNA序列。能转录相应的mRNA，但却不能编码蛋白质的DNA序列。基因是有遗传效应的DNA片段——真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区有关的酶RNA聚合酶hnRNA(mRNA的前体）mRNAcDNA逆转录酶转录剪接逆转录启动子终止子基因真核细胞的基因结构基因组文库CDNA文库以mRNA为模板,逆转录产生的目的基因中没有内含子、启动子和终止子。获取目的基因基因表达载体的构建目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定基因工程的应用运载体的选择及改造构建表达载体的工具检测目的基因是否导入受体细胞检测目的基因是否转录和翻译终端检测是否达到转基因的目标农杆菌转化法Ca2+处理法显微注射技术转基因植物转基因产物转基因动物基因治疗基因组文库cDNA文库PCR技术扩增人工化学合成四.基因工程的基本操作程序乳腺生物反应器的生产过程获取目的基因构建基因表达载体导入哺乳动物受精卵形成胚胎将胚胎送入母体动物发育成转基因动物（如血清蛋白基因、人生长激素基因等）（显微注射法）（利用分泌的乳汁生产所需的药物）（药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子）（胚胎移植技术）巩固提升【例1】生长激素具有促进人体生长的作用，可用于治疗侏儒症儿童患者。某科研人员采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成生长激素且只存在于乳汁中。下列有关叙述错误的是（）

A．培育乳腺生物反应器常选用乳腺细胞作为受体细胞

B．常选用显微注射法将含有生长激素基因的表达载体导入受体细胞

C．人的生长激素基因在乳腺细胞通过转录和翻译表达

D．乳腺生物反应器的体细胞含有人的生长激素基因A巩固提升【例2】某些膀胱上皮细胞可以产生一种称为尿血小板溶素的膜蛋白。科学家将人的生长激素基因插入小鼠基因组内制成膀胱生物反应器，使小鼠膀胱可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列说法正确的是（

）

A．利用膀胱生物反应器生产人的生长激素属于蛋白质工程的应用

B．需要将尿血小板溶素基因与生长激素基因的启动子重组在一起

C．转基因小鼠中，人的生长激素基因只存在于膀胱上皮细胞中

D．只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因，不能说明该技术已获得成功Dabcd限制酶切割DNA连接酶连接缺点1缺点2缺点3反向连接重组DNA质粒自身环化目的基因自身环化1.单酶切的缺点五.知识延伸正向连接重组DNA限制酶a切割限制酶b切割限制酶a切割限制酶b切割DNA连接酶连接abcd质粒不会重新环化目的基因不会被环化优点1:优点2:优点3:目的基因与质粒不会发生反向连接确保目的基因与运载体定向连接，减少重组杂物。2.双酶切的优点(1)获取目的基因和切割载体时,通常使用同种限制酶,目的是

。但是使用该法缺点是容易发生

以及

，为了避免上述情况发生，可采取的措施是

。产生相同的黏性末端目的基因与质粒反向连接目的基因的自身环化、质粒的自身环化分别使用两种限制酶去切割目的基因和运载体(2)获取一个目的基因需限制酶切割

次,共产生

个游离的磷酸基团。两4习题巩固——用限制酶切割时需注意的事项(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_____________________。E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶2.基因工程利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶分别是BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析错误的是()DA.构建重组DNA时，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体B.构建重组DNA时，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体

C.图乙中的P1噬菌体载体只用EcoRⅠ切割后，含有2个游离的磷酸基团D.用EcoRI切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，只能产

生一种重组DNA【例3】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)。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______________________________________________。Sau3AⅠ两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(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_____________________________________________________________________________________________________________________。图(c)甲、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1.2020年诺贝尔化学奖授予两位女科学家以表彰她们“开发出一种基因组编辑方法”。CRISPR/Cas9基因组编辑系统工作原理如图所示，下列关于此技术的解释错误的是()

A.Cas9为一种能使磷酸二酯键断裂的酶B．DNA－RNA杂交区域不存在T—A碱基对C．在单链向导RNA中也存在碱基互补配对D．人为改变向导RNA的序列可实现对特定基因的切割B3.科学家发现胡萝卜中存在冷诱导的抗冻蛋白(AFP)，克隆其cDNA，通过基因工程可用来改良植物的抗寒性。下图为利用胡萝卜的AFP基因培育抗寒性强的番茄植株的过程。请据图回答问题。(1)以幼小胡萝卜植株细胞中的mRNA为材料获得抗冻蛋白cDNA，要依据_________________原则。利用PCR技术扩增AFP基因时，需要加入两种引物，原因是___________酶只能从引物的3′端延伸DNA链，用两种引物才能确保DNA的两条链同时被扩增，该酶只能复制处于__之间的DNA序列，一个DNA分子经三轮复制以后，含有两种引物的DNA分子有

个。碱基互补配对热稳定DNA聚合

(Taq)两个引物6(2)将AFP基因导入植物细胞时，目前常用的目的基因载体是Ti质粒，AFP基因必须插入该基因载体的

上。将重组AFP基因的表达载体导入农杆菌，再感染番茄细胞，可经过

技术形成转基因植株。(3)若要在个体水平上检测抗寒性强的番茄植株是否培育成功，请写出检测思路__________________________________

。T­DNA植物组织培养将获得的转基因植株放在低温(寒冷)环境中培养，若该植株能正常生长繁殖，则表明抗寒性强的番茄植株培育成功4．根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有

和

。(2)质粒载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：AATTC……G

G……CTTAA含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，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

，产物是

若要在体外获得大量反转录产物，常采用PCR技术。

(5)基因工程中除质粒外，

和

也可作为载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是

。黏性末端平末端切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同E·coliT4mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)噬菌体(λ噬菌体的衍生物)动植物病毒未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱1.研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上，然后用它侵染番茄细胞，获得了抗冻的番茄品种。判断下列相关表述是否正确。（1）afp基因是培育抗冻番茄用到的目的基因。（

）（2）构建含有afp基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶。（

）（3）只要检测出番茄细胞中含有afp基因，就代表抗冻番茄培育成功。（

）√××练习与应用2.利用PCR既可以快速扩增特定基因，也可以检测基因的表达。下列有关PCR的叙述错误的是（

）

A.PCR用的DNA聚合酶是一种耐高温酶

B.变性过程中双链DNA的解开不需要解旋酶

C.复性过程中引物与模板链的结合遵循碱基互补配对原则

D.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP和4种核糖核苷酸D3.下列有关基因工程中目的基