新课标2017高考生物冲刺复习专题29基因工程课件.pptx

1、考点1基因工程的工具与操作程序 一、基因工程的工具 1.限制酶 (1)存在:主要存在于原核生物中。 (2)作用:识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 (3)形成 末端类型 2.DNA连接酶 (1)种类 (2)功能: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。,知识清单,3.载体 (1)条件:能在受体细胞中复制并稳定保存;具有一至多个限制酶切点;具有标记基因。 (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。

2、知能拓展1.基因工程中有3种工具,但工具酶只有2种。 2.限制酶是一类酶而不是一种酶;限制酶的成分为蛋白质,其作用的发挥需要适宜的理化条件,高温、强酸或强碱均易使之变性失活;限制酶具有特异性,即一种限制酶只能识别特定的碱基序列,并在特定的位点上进行切割;限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。 3.DNA连接酶起作用时不需要模板。,4.限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较,二、基因工程的操作程序,知能拓展1.基因表达需要启动子与终止子的调控,所以限制酶切割载体的切割位点,即目的基因插入的位点并不是任意的,目的基因应插入启动子与终止子之间

3、的部位,且必须保证至少1个标记基因的完整性,以便于检测。 2.不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶切割,产生的黏性末端一般不相同,所以在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端;但有些不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。 3.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。 4.在基因表达载体中,启动子(DNA片段)起始密码子(RNA);终止子(DNA片段)终止密码子 (RNA)。 5.基因表达载体的构建是基因工程中最核心、最关键的一步,在体外进行。 6.基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受

4、体细胞)没有发生碱基互补配对。 7.将目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志,基因工程是否成功在于目的基因是否成功表达。,例1(2014海南单科,31,15分)下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。,据图回答: (1)获得A有两条途径:一是以A的mRNA为模板,在酶的催化下,合成互补的单链 DNA,然后在的作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的序列,再通过化学方法合成所需基因。 (2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质、 4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热

5、性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 (3)由A和载体B拼接形成的C通常称为。 (4)在基因工程中,常用Ca2+处理D,其目的是。,解析(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是:以mRNA为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成双链DNA分子;根据蛋白质工程合成目的基因的过程是:根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合,形成重组DNA(基因表达载体)。(4)在利用大肠杆菌做受

6、体细胞时,需要先用Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重组DNA分子。,答案(1)逆转录DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸 (2)引物模板DNA (3)重组DNA (4)提高受体细胞的转化率,考点2基因工程的应用与蛋白质工程 一、基因工程的应用与蛋白质工程 1.转基因生物 (1)概念:是指利用基因工程技术导入 外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。 (2)优点:运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是能打破常规育种难以突破的 物种之间的界限。 2.基因工程的应用 (1)动物基因工程:可以提高动物生长速率从而提高产品产量;用于改善畜产品品质;用转基因动物生产药物;用转基

7、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。 (3)基因诊断:又称为DNA诊断,是采用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。,(4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例:ADA基因缺陷症的基因治疗。 3.蛋白质工程 (1)概念:以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过 基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。 (2)基本途径:预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列(

8、基因)。 名师点拨1.Bt毒蛋白基因编码的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。 2.青霉素是诱变后的高产青霉菌产生的,不是通过基因工程改造的工程菌产生的。,3. 乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较,4.基因诊断与基因治疗,二、转基因生物的安全性与生物武器 1.转基因生物存在安全性问题的原因 (1)目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。 (2)目的基因往往是异种生物的基因。 (3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。 2.对转基因生物安全性的争论:主要在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论。 3.理性对待转基因技术:趋利

9、避害,不能因噎废食。 4.生物武器,(1)种类:致病菌、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌。 (2)中国政府的态度:在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对 生物武器及其技术和设备的扩散。,例2(2013课标,40,15分)阅读如下资料: 资料甲科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”;科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。 资料乙T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造,使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。 资料丙兔甲和兔

10、乙是同一物种的两个雌性个体,科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内,成功产出兔甲的后代,证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。,回答下列问题: (1)资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用法。构建基因表达载体常用的工具酶是和。在培育有些转基因植物时, 常用农杆菌转化法,农杆菌的作用是。 (2)资料乙中的技术属于工程的范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对进行改造,或制造一种的技术。在该实例中,引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的序列发生了改变。,(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内,使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中,兔甲称为体,兔乙称为体。,解析本题综合考查了基因工程、蛋白质工程和胚胎工程的基本概念和原理。(1)将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法;由于农杆菌可感染植物,并且其Ti质粒上的T-DNA具有携带目的基因并将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上的能力,故培育转基因植物时常用农杆菌转化法。(2)资料乙中的技术对