2019高考生物大一轮复习课件:选修3 第1讲 基因工程 .ppt
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1、第1讲 基因工程,最新考纲 1.基因工程的诞生() 2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)() 3.基因工程的应用() 4.蛋白质工程(),1基因工程的基本工具 (1)两种工具酶:限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶。限制性核酸内切酶主要从原核生物中提取,具有专一性,使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。 (2)一种运输工具:载体。 载体的种类:质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 四个条件:能够自我复制、有多个限制酶切割位点、具有标记基因、对受体细胞无伤害。,2基因工程的基本操作程序的四个主要步骤 目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定。 (1
2、)基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 (2)目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。 (3)目的基因导入动物细胞的方法是显微注射法,常用的受体细胞是受精卵。,(4)目的基因的获取与检测 三种获取方法:基因文库直接获得、PCR扩增、人工合成。 四种检测方法:DNA分子杂交、DNAmRNA分子杂交、抗原抗体杂交、个体生物学水平的抗性检测。 3蛋白质工程是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。,课前导学 1基因工程的概念,知识点一 基因工程及基因工程的基本工具,DNA重组,生物体外,DNA分子,拼接,导入,基因产物,定向改造,
3、2基因工程的基本操作工具 【答案】原核生物 磷酸二酯键 黏性末端 磷酸二酯键 黏性末端 平末端 目的基因 质粒 自我复制,小题通关 1(2018年广东对口升学模拟)限制性核酸内切酶Mun和限制性核酸内切酶EcoR的识别序列及切割位点分别是CAATTG和GAATTC。如图表示四种质粒和目的基因,其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点,质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( ),【答案】A 【解析】由图可知,质粒B上无标记基因,不适合作为载体;质粒C和D的标记基因上都有限制性核酸内切酶的识别位点。只有质粒A上既有标记基因,且Mun的切割位点不在标记基因上。,2若要利用
4、某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙),限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl (AGATCT)、EcoR (GAATTC)和Sau3A (GATC)。下列分析合理的是( ),A用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体 B用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体,C用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体 D用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体 【答案】D 【解析】解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向,只有用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体,产生不同的黏性末端,可防止发生反向连接,这样构建的重组DNA中RNA聚
5、合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。,知识点二 基因工程的基本操作程序及应用,基因,基因文库,mRNA反转录,DNA合成仪,PCR技术,2基因表达载体的构建基因工程的核心 (1)基因表达载体的组成:目的基因、启动子、终止子、_等。 启动子: a位置:位于_。 b作用:是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因_,最终获得所需要的蛋白质。 终止子: a位置:位于基因的尾端。 b作用:使_在所需要的地方停止下来。,标记基因,基因的首端,转录出mRNA,转录,(2)构建的目的 使目的基因在_中稳定存在,并且可以遗传给下一代; 使_能够表达和发挥作用。,受体细胞,目的基因,稳定和表达,农杆
6、菌转化法,花粉管通道法,显微注射,4目的基因的检测与鉴定,目的基因是否转录,分子,抗原抗体杂交,5基因工程的应用 (1)植物基因工程:主要用于提高农作物的_,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 (2)动物基因工程:主要应用于动物品种改良、建立生物反应器、_等方面。 (3)基因工程药物:来源于转基因的_。 (4)基因治疗:把_导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能。,抗逆能力,器官移植,工程菌,正常基因,小题通关 1下列有关基因工程的说法正确的是( ) A如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同,则这两个基因的结构也完全相同 B一个基因表
7、达载体的组成,除了目的基因外,还必须有启动子、终止密码子和标记基因 C目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程,称为转化 D将目的基因导入植物细胞和动物细胞的常用方法是显微注射法 【答案】C,【解析】cDNA是由mRNA反转录得到的,由于mRNA缺乏内含子和启动子,所以即使某生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同,这两个基因的结构也可能是不相同的。基因表达载体包括启动子、目的基因、标记基因、终止子,而终止密码子存在于mRNA上。将目的基因导入植物细胞通常用农杆菌转化法,导入动物细胞用显微注射法。,2科学家将比目鱼的抗冻蛋白基因转移到西红
8、柿细胞内培育出“抗冻西红柿”,在“目的基因的检测与鉴定”环节,不需要进行的是( ) A利用标记基因,将含有比目鱼抗冻蛋白基因的西红柿细胞筛选出来 B利用分子探针,检测“抗冻西红柿”的DNA上是否插入了抗冻蛋白基因 C利用相应的抗体,检测“抗冻西红柿”细胞中是否形成抗冻蛋白质 D进行抗寒栽培实验,检测“抗冻西红柿”是否能在寒冷环境中生存 【答案】A 【解析】目的基因的检测与鉴定可使用基因探针检测受体细胞中是否含有目的基因,也可使用抗原抗体杂交法检测目的基因是否翻译出蛋白质,还可在个体水平进行检测,看其是否表现出相应性状。利用标记基因,将含有比目鱼抗冻蛋白基因的西红柿细胞筛选出来不属于目的基因的检
9、测与鉴定环节。,课前导学 1概念理解 (1)基础:蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 (2)操作:_或基因合成。 (3)结果:改造了现有蛋白质或制造出_。 (4)目的:根据人们对蛋白质功能的特定需求,对_进行分子设计。,知识点三 蛋白质工程,基因修饰,新的蛋白质,蛋白质结构,2蛋白质工程的设计流程 【答案】功能 蛋白质结构 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列,小题通关 (2018年河北定州期末)下列有关蛋白质工程的叙述错误的是( ) A蛋白质工程可合成自然界不存在的蛋白质 B蛋白质工程可对酶的催化活性、抗氧化性、热变性等加以改变 C蛋白质工程是通过对基因的修饰或合成来实现对蛋白质的改造 D蛋白
10、质工程成功率低的原因主要是蛋白质种类太少,原料不足 【答案】D 【解析】蛋白质工程可合成自然界不存在的蛋白质,A正确;蛋白质工程可对酶的催化活性、抗氧化性、热变性等加以改变,B正确;蛋白质工程是通过对基因的修饰或合成来实现对蛋白质的改造,C正确;蛋白质工程成功率低的原因主要是对蛋白质的空间结构了解过少,D错误。,基因工程的操作工具,(2)切割后产生末端的种类黏性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是黏性末端。 当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时,产生的是平末端。,3与DNA分子相关的几种酶比较,4选择限制酶的注意事项,(1)根据目的基因两端的限制酶
11、切点确定限制酶的种类 应选择切点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择Pst。 不能选择切点位于目的基因内部的限制酶,如图甲不能选择Sma。 为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,可使用两种不同的限制酶分别切割目的基因和质粒,如图甲可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种限制酶的切点)。,(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类 切割质粒的限制酶要与切割目的基因的限制酶一致,以确保具有相同的黏性末端。 目的基因的表达需要调控序列,质粒插入目的基因部位之前有启动子,之后需有终止子。 质粒作为载体必须具备标记基因、启动子和终止子等,选择的限制酶尽量不要破坏这些结构,如图乙中限制
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