高考生物复习现代生物科技专题第34讲基因工程全国公开课一等奖百校联赛示范课赛课特等奖课件

第34讲基因工程备考·最新考纲1.基因工程诞生(Ⅰ)。2.基因工程原理及技术(Ⅱ)。3.基因工程应用(Ⅱ)。4.蛋白质工程(Ⅰ)。第1页考点一基因工程基本工具及操作过程[自主梳理]1.基因工程基本工具(1)限制性(核酸)内切酶①起源：主要从

生物中分离纯化而来。②作用：识别

并切开对应两个核苷酸之间

。原核特定核苷酸序列磷酸二酯键第2页③结果：产生

或平末端。以下列图所表示，EcoRⅠ限制酶识别碱基序列是

，切割位点在

之间；SmaⅠ限制酶识别碱基序列是

，切割位点在

之间；说明限制酶含有

。黏性末端GAATTCG和ACCCGGGG和C专一性第3页(2)DNA连接酶①作用：将限制酶切割下来DNA片段

。②类型惯用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶起源T4噬菌体功效

只“缝合”“缝合”结果恢复被限制酶切开两个核苷酸之间大肠杆菌黏性末端黏性末端和平末端磷酸二酯键拼接成DNA分子第4页双链环状DNA分子限制酶切割位点标识基因动植物病毒第5页2.基因工程操作程序PCR反转录法化学合成法开启子标识基因第6页农杆菌转化法花粉管通道显微注射DNA分子杂交分子杂交抗原—抗体杂交个体生物学水平第7页[跟进题组]1.限制性核酸内切酶Mun

Ⅰ和限制性核酸内切酶EcoR

Ⅰ识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示四种质粒和目标基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶识别位点，质粒阴影部分表示标识基因。适于作为图示目标基因载体质粒是(

)第8页解析由图可知，质粒B上无标识基因，不适合作为载体；质粒C和D标识基因上都有限制性核酸内切酶识别位点。只有质粒A上现有标识基因，且Mun

Ⅰ切割点不在标识基因上。答案A第9页基因工程操作基本工具8个易错点(1)限制酶是一类酶，而不是一个酶。(2)限制酶成份为蛋白质，其作用发挥需要适宜理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。(3)在切割目标基因和载体时要求用同一个限制酶，目标是产生相同黏性末端。(4)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。(5)不一样DNA分子用同一个限制酶切割产生黏性末端都相同，同一个DNA分子用不一样限制酶切割，产生黏性末端普通不相同。第10页(6)限制酶切割位点应位于标识基因之外，不能破坏标识基因，方便进行检测。(7)基因工程中载体与细胞膜上物质运输载体不一样。基因工程中载体是DNA分子，能将目标基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜通透性相关。(8)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。第11页2.(·四川卷，9)将苏云金杆菌Bt蛋白基因导入棉花细胞中，可取得抗棉铃虫转基因棉，其过程以下列图所表示：(注：农杆菌中Ti质粒上只有T-DNA片段能转移到植物细胞中)。(1)过程①需用同种__________________酶对含Bt基因DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程②取得含重组质粒农杆菌筛选出来，应使用________培养基。第12页(2)过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，意在让________进入棉花细胞；除尽农杆菌后，还须转接到含卡那霉素培养基上继续培养，目标是______________________。(3)若过程④仅取得大量根，则应在培养基中增加__________________以取得芽；部分接种在无激素培养基上芽也能长根，原因是______________________。(4)检验转基因棉抗虫性状，惯用方法是__________________。种植转基因抗虫棉能降低________使用，以减轻环境污染。第13页解析本题考查基因工程与植物细胞工程相关知识。(1)同种限制酶切割质粒和含目标基因DNA，可取得相同黏性末端，以构建基因表示载体。重组质粒含完整卡那霉素抗性基因，故应使用含卡那霉素选择培养基筛选含重组质粒农杆菌。(2)试验过程中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，其目标是利用含重组质粒农杆菌将T—DNA导入棉花细胞中。除去农杆菌后在含卡那霉素培养基上培养，其目标是筛选出含有目标基因棉花细胞。(3)培养基中生长素用量与细胞分裂素用量比值高时，利于根分化，抑制芽形成，反之，有利于芽分化，抑制根形成。因芽顶端可合成生长素，故接种在无激素培养基上芽也能长根。(4)可用投放棉铃虫方法检测抗虫棉抗虫效果。转基因抗虫棉种植可降低农药使用量，从而减轻环境污染。第14页答案

(1)限制性核酸内切选择(2)T-DNA筛选取得T-DNA片段植物细胞(3)细胞分裂素浓度芽顶端合成生长素向基部运输，促进根分化(4)投放棉铃虫农药第15页基因工程操作程序中“三、三、四、一”(1)目标基因“三种获取方法”①直接从基因组中获取(基因组文库、cDNA文库如反转录形成DNA)②利用PCR技术扩增：其实质是在体外对目标基因进行大量复制。用PCR仪控制温度：变性(95℃)→复性(55℃)→延伸(72℃)③经过DNA合成仪用化学方法人工合成(用于序列已知，且核苷酸数目较少者)第16页(2)重组载体导入受体细胞“三种类型”①导入植物细胞——农杆菌转化法(花粉管通道法、基因枪法)；②导入动物细胞——显微注射法(导入受精卵)；③导入微生物细胞——使用Ca2＋处理细胞。(3)目标基因表示与判定“四个层面”第17页(4)基因工程操作“一个关键”——重组载体构建①重组载体组成：②构建过程：第18页考点二基因工程应用及蛋白质工程[自主梳理]1.基因工程应用(1)动物基因工程：用于提升动物

从而提升产品产量；用于改进畜产品品质；用转基因动物生产

；用转基因动物作器官移植

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

转基因植物；利用转基因改良植物

。生长速度药品供体抗逆品质第19页(3)比较基因治疗与基因诊疗：

原理操作过程进展基因治疗利用导入有基因缺点细胞中，以表示出正常性状来治疗(疾病)临床试验基因诊疗制作特定

与病人样品DNA混合，分析杂交带情况临床应用基因表示正常基因碱基互补配对DNA探针第20页2.蛋白质工程(1)概念了解①基础：蛋白质分子结构规律及其与生物功效关系。②操作：

或基因合成。③结果：改造了现有蛋白质或制造出

。④目标：依据人们对蛋白质功效特定需求，对

进行分子设计。(2)蛋白质工程设计流程基因修饰新蛋白质蛋白质结构功效蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列第21页[跟进题组]1.(·课标卷Ⅰ，40)[生物——选修3：当代生物科技专题]HIV属于逆转录病毒，是艾滋病病原体。回答以下问题：(1)用基因工程方法制备HIV某蛋白(目标蛋白)时，可先提取HIV中________，以其作为模板，在________作用下合成________，获取该目标蛋白基因，构建重组表示载体，随即导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目标蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生可与此蛋白结合对应分泌蛋白是________，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中HIV，检测原理是________。第22页(3)已知某种菌造成肺炎在健康人群中罕见，不过在艾滋病患者中却多发。引发这种现象根本原因是HIV主要感染和破坏了患者部分________细胞，降低了患者免疫系统防卫功效。(4)人免疫系统有________癌细胞功效。艾滋病患者因为免疫功效缺点，易发生恶性肿瘤。第23页解析(1)HIV是RNA病毒，其核酸是单链RNA，而在基因工程中构建目标基因表示载体时，载体普通用是质粒，为双链DNA，故先用逆转录酶催化HIVRNA逆转录为DNA分子再进行基因工程操作。(2)本题包括到了免疫学方面知识，抗原进入机体后能够产生特异性免疫反应，产生对应抗体，抗体与抗原特异性结合。(3)HIV病毒主要破坏人体T细胞。(4)免疫系统除了含有防卫功效外，还有监控和去除功效：监控并去除体内已经衰老或因其它原因而被破坏细胞，以及癌变细胞。答案(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)

(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)

(4)监控和去除第24页2.(·全国卷Ⅱ，40)已知生物体内有一个蛋白质(P)，该蛋白质是一个转运蛋白，由305个氨基酸组成。假如将P分子中158位丝氨酸变成亮氨酸，240位谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后蛋白质(P1)不但保留P功效，而且含有了酶催化活性。回答以下问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质功效，能够考虑对蛋白质________________进行改造。(2)以P基因序列为基础，取得P1基因路径有修饰________基因或合成________基因，所取得基因表示时是遵照中心法则，中心法则全部内容包含___________________复制：以及遗传信息在不一样分子之间流动，即：___________________。第25页(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本路径是从预期蛋白质功效出发，经过___________________________________________和____________________，进而确定相对应脱氧核苷酸序列，据此取得基因，再经表示、纯化取得蛋白质，之后还需要对合成蛋白质生物________进行判定。答案

(1)氨基酸序列(或结构)

(2)P

P1

DNA和RNA(或遗传物质)

DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)

(3)设计蛋白质结构推测氨基酸序列功效第26页蛋白质工程与基因工程比较项目蛋白质工程基因工程区分过程预期蛋白质功效→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→表示出蛋白质目标基因获取→基因表示载体构建→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(基因异体表示)结果生产自然界中没有蛋白质生产自然界中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，因为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27页易错易混防范清零[易错清零]易错点1误认为目标基因插入是“随机”点拨目标基因插入位点不是随意：基因表示需要开启子与终止子调控，所以目标基因应插入到开启子与终止子之间部位，若目标基因插入到开启子内部，开启子将失去原功效。第28页易错点2混同开启子与起始密码子，终止子与终止密码子，不明确标识基因作用点拨开启子≠起始密码子，终止子≠终止密码子(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片段，位于基因尾端。作用是使转录过程停顿。(3)起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程开启和终止。(4)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)，从而将含目标基因细胞筛选出来。第29页易错点3误认为切取目标基因与切取载体时“只能”使用“同一个酶”点拨

(1)在获取目标基因和切割载体时通惯用同种限制酶，以取得相同黏性末端。但假如用两种不一样限制酶切割后形成黏性末端相同时，在DNA连接酶作用下目标基因与载体也能够连接起来。(2)为了预防载体或目标基因黏性末端自己连接即所谓“环化”可用不一样限制酶分别处理目标基因和载体，使目标基因两侧及载体上含有两个不一样黏性末端。第30页易错点4不能依据目标基因两端识别位点与运载体中“开启子—终止子”之间特定序列准确选择“限制酶”点拨限制酶选择注意事项(1)依据目标基因两端限制酶切点确定限制酶种类①应选择切点位于目标基因两端限制酶，如图甲可选择PstⅠ。②不能选择切点位于目标基因内部限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。第31页③为防止目标基因和质粒本身环化和随意连接，也可使用不一样限制酶切割目标基因和质粒，如图甲也可选择用Pst

Ⅰ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶切点)。(2)依据质粒特点确定限制酶种类①所选限制酶要与切割目标基因限制酶相一致，以确保含有