高考生物复习现代生物科技专题第1讲基因工程选修全国公开课一等奖百校联赛示范课赛课特等奖课件

选修3当代生物科技专题第1讲基因工程基础扎实课堂归纳课时作业考点精研直击高考第1页一、基因工程概念基础夯实【知识梳理】

基因工程别名基因拼接技术或__________技术操作环境____________操作对象基因操作水平______________水平基本过程剪切→______→______→表示结果人类需要__________或生物类型优点①可____________生物遗传性状②可克服远缘杂交不亲和性DNA重组生物体外DNA分子拼接导入基因产物定向改造

第2页二、DNA重组技术基本工具1．限制性核酸内切酶(简称：限制酶)(1)起源：主要是从______生物中分离纯化出来。(2)作用：识别双链DNA分子某种特定_____________并使每条链中特定部位两个核苷酸之间磷酸二酯键断开。(3)结果：产生____________或平末端。原核核苷酸序列黏性末端

第3页2．DNA连接酶惯用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶起源____________T4噬菌体功效连接黏性末端连接________________结果恢复被限制酶切开两个核苷酸之间磷酸二酯键大肠杆菌黏性末端和平末端

第4页质粒限制酶切割位点标识基因

第5页三、基因工程操作程序PCR技术开启子标识基因

第6页农杆菌转化法显微注射DNA分子杂交

分子杂交技术抗原—抗体杂交第7页四、基因工程应用技术名称应用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，利用转基因技术改良植物品质动物基因工程提升动物生长速度，改进畜产品品质，用转基因动物生产药品，用转基因动物作____________供体基因治疗把正常基因导入病人体内，使其表示产物发挥功效，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗抗逆器官移植

第8页五、蛋白质工程1．蛋白质工程概念(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。基因修饰新蛋白质蛋白质结构第9页功效蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列

第10页1．以下关于基因工程操作工具说法正确是()A．全部限制性核酸内切酶只能识别一个特定核苷酸序列B．质粒是基因工程中唯一载体C．载体必须具备条件之一是：含有多个限制性核酸内切酶切点，方便与外源基因连接D．DNA连接酶使黏性末端碱基之间形成氢键【答案】C【自练自测】

第11页【解析】每一个限制性核酸内切酶只能识别一个(或者一类)特定核苷酸序列，不一样限制性核酸内切酶所识别核苷酸序列不一样；质粒是惯用载体，但不是唯一载体；DNA连接酶连接是两个被同一限制性核酸内切酶切割DNA片段切口，形成磷酸二酯键。第12页2．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【答案】D第13页【解析】基因工程中目标基因起源于自然界中含有目标性状一切生物，能够是动物、植物，也能够是真菌、细菌，还能够是人等；在基因工程中获取目标基因以及将目标基因和载体结合构建基因表示载体必须使用同一个限制酶进行切割，以取得相同黏性末端，在DNA连接酶作用下，将目标基因和载体连接，构建基因表示载体；人胰岛素原基因能够在大肠杆菌体内得以表示，不过因为大肠杆菌是原核生物，没有内质网、高尔基体等细胞器加工，合成胰岛素原不含有胰岛素功效，即没有生物活性；标识基因能检测并筛选含重组DNA细胞，但对于目标基因表示没有影响。第14页3．以下相关限制性核酸内切酶叙述中正确是()A．用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，取得一个目标基因时，被水解磷酸二酯键有2个B．限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现几率就越大C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出黏性末端碱基数不一样D．只有用相同限制性核酸内切酶处理含目标基因片段和质粒，才能形成重组质粒【答案】B第15页【解析】切割一个DNA分子中部，取得一个目标基因时，被水解磷酸二酯键有4个；—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出黏性末端碱基数相同，都为4个碱基；只要切割出来黏性末端碱基序列相同，都能够被DNA连接酶连接。第16页4．关于蛋白质工程说法，正确是()A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作B．蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过新型蛋白质分子C．对蛋白质改造是经过直接改造对应mRNA来实现D．蛋白质工程流程和天然蛋白质合成过程是相同【答案】B第17页【解析】蛋白质工程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。因为基因决定蛋白质，所以，要对蛋白质结构进行设计改造，还必须从基因入手。与基因工程不一样，蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过新型蛋白质分子。第18页5．如图表示利用农杆菌转化法取得某种转基因植物部分操作步骤。以下说法错误是()A．利用含有四环素培养基可将含Ⅱ细菌筛选出来B．Ⅲ是农杆菌，经过步骤③将目标基因导入植株C．⑥可与多个核糖体结合，同时翻译出各种蛋白质D．①过程完成需要限制酶和DNA连接酶参加【答案】C第19页【解析】标识基因是四环素抗性基因，假如细菌能在含有四环素培养基中生长，说明此细菌含有重组质粒；⑥是一条mRNA分子，可与多个核糖体结合形成多聚核糖体，但因为翻译模板是同一个mRNA分子，密码子序列相同，故不一样核糖体翻译出是多个同一个蛋白质。第20页考点精研基因工程操作工具第21页(2)切割后产生末端种类——黏性末端和平末端。①黏性末端：是限制酶在它识别序列中轴线两侧将DNA两条链分别切开时形成(错位切)，以下列图所表示：第22页②平末端：是限制酶在识别序列中轴线切开时形成(平切)，以下列图所表示：第23页2．与DNA分子相关酶(1)几个酶比较：种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对之间氢键第24页种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用特点切割目标基因及载体，能专一性识别双链DNA分子某种特定核苷酸序列，而且使每一条链中特定部位两个核苷酸之间磷酸二酯键断开将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了两个核苷酸之间磷酸二酯键只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上将DNA两条链之间氢键打开作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新DNA分子形成单链DNA分子第25页第26页(3)依据质粒特点选择限制酶。①所选限制酶要与切割目标基因限制酶一致，以确保产生相同黏性末端。②质粒作为载体必须具备标识基因等，所以所选择限制酶尽可能不要破坏这些结构；假如所选酶切割位点不是一个，则切割重组后可能丢失一些片段，若丢失片段含复制起点区，则切割重组后片段进入受体细胞后不能自主复制。第27页3．作为载体条件及作用：条件作用稳定并能复制目标基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或各种外源基因含有特殊标识基因便于重组DNA判定和选择第28页

考查基因工程操作工具1．(年江苏南通第二次调研测试)以下相关基因工程叙述，错误是()A．基因工程能够克服不一样物种之间生殖隔离，实现生物定向变异B．在同一DNA分子中，限制酶识别序列越长，酶切点出现概率越大C．基因载体上有一个或多个限制酶切割位点，供外源DNA插入D．以大肠杆菌为受体细胞时，先要用Ca2＋处理细胞以使其处于感受态第29页【答案】B【解析】基因工程可实现不一样物种DNA分子间拼接，克服了远缘杂交不亲和障碍，可定向改造生物性状；在同一DNA分子中，限制酶识别序列越长，酶切点出现概率越小；基因载体上应具备一个或多个限制酶切点，能够连接一个或多个目标基因。第30页2．依据基因工程相关知识，回答以下问题：(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生片段，其末端类型有__________和__________。(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生片段以下：为使运载体与目标基因相连，含有目标基因DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一个限制性核酸内切酶切割，该酶必须含有特点是_________________________。第31页(3)按其起源不一样，基因工程中所使用DNA连接酶有两类，即__________DNA连接酶和__________DNA连接酶。(4)反转录作用模板是__________，产物是____________。若要在体外取得大量反转录产物，常采取__________技术。(5)基因工程中除质粒外，______________和__________也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，普通情况下，不能直接用未处理大肠杆菌作为受体细胞，原因是_____________。第32页【答案】(1)平末端黏性末端(2)切割产生DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生末端相同(3)T4

E·coli(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(聚合酶链式反应)(5)动植物病毒噬菌体(6)未处理大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)能力极弱第33页【解析】此题考查基因工程应用相关知识。(1)DNA分子经限制酶切割产生DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。(2)为使运载体与目标基因相连，应使二者被切割后产生末端相同，故用另一个限制酶切割产生末端必须与EcoRⅠ切割产生末端相同。(3)依据酶起源不一样，DNA连接酶分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。(4)以RNA为模板，合成DNA过程称为逆转录，若要体外取得大量DNA分子，能够使用PCR技术。(5)在基因工程中，通常利用质粒作为载体，另外噬菌体和动植物病毒也可作为载体。(6)大肠杆菌作为受体细胞时，惯用Ca2＋处理，使之成为能吸收周围环境中DNA分子感受态细胞。第34页基因工程操作过程及蛋白质工程及其与基因工程关系第35页2．基因表示载体构建(1)基因表示载体组成第36页(2)构建过程第37页3．将目标基因导入受体细胞细胞类型惯用方法受体细胞转化过程植物细胞农杆菌转化法体细胞将目标基因插入Ti质粒T－DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞DNA上动物细胞显微注射技术受精卵将含有目标基因表示载体提纯→取卵→取得受精卵→显微注射→早期胚胎培养→胚胎移植→发育成为含有新性状动物微生物细胞Ca2＋处理增大细胞壁通透性原核细胞或酵母菌用Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表示载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子第38页4．目标基因检测与判定第39页5．蛋白质工程与基因工程关系项目蛋白质工程基因工程区分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，以取得人类所需新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40页

考查基因工程操作过程(年山东文登三模)在培育转基因植物研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作为标识基因，只有含卡那霉素抗性基因细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为取得抗虫棉技术流程。请据图回答：第41页(1)基因工程基本操作程序主要包含四个步骤：目标基因获取、__________________________、将目标基因导入受体细胞、________________________________。(2)A过程需要酶有____________和____________。(3)要把重组质粒导入土壤农杆菌，首先必须用__________处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为____________态；然后将__________________________在缓冲液中混合培养完成转化过程。第42页(4)含有重组质粒土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后，将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过[C]__________和[E]__________。如要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程培养基中加入_________________________________。【答案】(1)基因表示载体构建目标基因检测与判定(2)限制酶DNA连接酶(3)Ca2＋感受重组质粒和感受态细胞(4)脱分化再分化卡那霉素第43页【解析】(1)基因工程基本操作程序主要包含四个步骤：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。(2)基因表示载体构建过程中，需要用同种限制酶切割目标基因和载体，使它们产生相同黏性末端，再用DNA连接酶把这两个DNA片2段连接起来。(3)农杆菌转化法导入目标基因时，首先必须用Ca2＋处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为感受态；然后将重组质粒和感受态细胞在缓冲液中混合培养完成转化过程。第44页(4)植物组织培养过程关键步骤是脱分化和再分化。含卡那霉素抗性基因细胞才能在卡那霉素培养基上生长，故若要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程培养基中加入卡那霉素。第45页

考查蛋白质工程应用当代生物技术并不是各自独立，而是相互联络、相互渗透。如图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白流程示意图，请分析回答以下问题：第46页(1)该生产流程中应用到当代生物技术有____________________________________________(写出其中两种)。(2)图中A、B分别表示____________、____________。(3)为提升培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎处理是取其部分细胞用目标基因探针进行___________________________________检测，对受体动物处理是用____________进行同期发情处理。(4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须经过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质