2020届高三生物人教一轮复习课件:选修3.1基因工程.pdf
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1、选修3 现代生物科技专题 第1课 基 因 工 程 考点一 基因工程的工具与操作程序考点一 基因工程的工具与操作程序 【必备知识回顾】【必备知识回顾】 1.1.基因工程的工具:基因工程的工具: (1)(1)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶( (简称简称_)_)。 来源:主要来自来源:主要来自_。 限制酶限制酶 原核生物原核生物 特点:具有特点:具有_,表现在两个方面:,表现在两个方面: 识别识别双链双链DNADNA分子的某种分子的某种_序列。序列。 切割切割特定核苷酸序列中的特定位点。特定核苷酸序列中的特定位点。 作用:断裂特定的两个核苷酸之间的作用:断裂特定的两个核苷酸之间的_。 结果:产生结
2、果:产生_。 专一性专一性 特定核苷酸特定核苷酸 磷酸二酯键磷酸二酯键 黏性末端或平末端黏性末端或平末端 (2)DNA(2)DNA连接酶:连接酶: 种类种类 E Ecolicoli DNA DNA连接酶连接酶T T4 4DNADNA连接酶连接酶 来源来源_T T4 4噬菌体噬菌体 特点特点缝合黏性末端缝合黏性末端 缝合缝合_末端和末端和_ 末端末端 作用作用 缝合双链缝合双链DNADNA片段,恢复两个核苷酸之间的片段,恢复两个核苷酸之间的 _ 大肠杆菌大肠杆菌 黏性黏性平平 磷酸二酯键磷酸二酯键 (3)(3)载体。载体。 种类:种类: a.a.常用载体:质粒常存在于常用载体:质粒常存在于_和和
3、_中,中, 是一种分子质量较小的、环状的、裸露的是一种分子质量较小的、环状的、裸露的DNADNA分子,独分子,独 立于拟核之外。立于拟核之外。 b.b.其他载体:其他载体:噬菌体的衍生物和噬菌体的衍生物和_等。等。 原核细胞原核细胞酵母菌酵母菌 动植物病毒动植物病毒 特点和意义:特点和意义: 特 点特 点意 义意 义 稳定并能复制稳定并能复制 使目的基因稳定存在并复使目的基因稳定存在并复 制制 有有_限制酶限制酶 切割位点切割位点 可携带多个或多种外源基可携带多个或多种外源基 因因 具有特殊的具有特殊的_基因基因便于重组便于重组DNADNA的鉴定和选择的鉴定和选择 一个至多个一个至多个 标记标
4、记 2.2.基因工程的操作程序:基因工程的操作程序: (1)(1)目的基因的获取。目的基因的获取。 目的基因:主要是指目的基因:主要是指_的基因,还指一些的基因,还指一些 具有调控作用的因子。具有调控作用的因子。 编码蛋白质编码蛋白质 三种获取方法:三种获取方法: 基因文库基因文库 基因组文库基因组文库 PCRPCR 复制特定的复制特定的DNADNA片段片段 DNADNA双链复制双链复制 引物引物TaqTaq酶酶 变性变性 引物引物 TaqTaq酶酶 指数指数 化学化学核苷酸序列核苷酸序列 DNADNA合成仪合成仪 (2)(2)基因表达载体的构建基因表达载体的构建核心步骤。核心步骤。 构建基因
5、表达载体的目的:构建基因表达载体的目的: a.a.使目的基因在使目的基因在_中稳定存在,并且可以中稳定存在,并且可以_ 给下一代。给下一代。 b.b.使目的基因使目的基因_和发挥作用。和发挥作用。 受体细胞受体细胞遗传遗传 表达表达 基因表达载体的组成:基因表达载体的组成: 启动子启动子 标记基因标记基因目的基因目的基因 基因表达载体的构建过程:基因表达载体的构建过程: (3)(3)将目的基因导入受体细胞。将目的基因导入受体细胞。 转化含义:转化含义:_进入受体细胞内,并且在受体进入受体细胞内,并且在受体 细胞内细胞内_和和_的过程。的过程。 目的基因目的基因 维持稳定维持稳定表达表达 转化方
6、法:转化方法: 生物类型生物类型植物植物动物动物微生物微生物 受体细胞受体细胞体细胞体细胞_ 大肠杆菌或大肠杆菌或 酵母菌等酵母菌等 常用方法常用方法 _ _、基因枪、基因枪 法、花粉管法、花粉管 通道法通道法 _ _ _ 受精卵受精卵 农杆菌转化农杆菌转化 法法显微注显微注 射技术射技术 感受态细胞法感受态细胞法 (4)(4)目的基因的检测和鉴定:目的基因的检测和鉴定: DNADNA分子分子抗原抗原抗体抗体 分子分子 3.3.【教材易漏知识】【教材易漏知识】选修选修3 P6 “3 P6 “寻根问底寻根问底” DNADNA连接酶和连接酶和DNADNA聚合酶的作用相同吗?试简要说明。聚合酶的作用
7、相同吗?试简要说明。 提示:提示:不相同。不相同。DNADNA连接酶连接的是两个连接酶连接的是两个DNADNA片段,而片段,而 DNADNA聚合酶连接的是单个的脱氧核苷酸。聚合酶连接的是单个的脱氧核苷酸。 【特别提醒】【特别提醒】 基因工程操作的四个易错点基因工程操作的四个易错点 (1)(1)目的基因的插入位点不是随意的,基因表达需要启目的基因的插入位点不是随意的,基因表达需要启 动子与终止子的调控,所以目的基因应插入启动子与动子与终止子的调控,所以目的基因应插入启动子与 终止子之间的部位。终止子之间的部位。 (2)(2)启动子启动子(DNA(DNA片段片段)起始密码子起始密码子(RNA)(R
8、NA);终止子;终止子(DNA(DNA 片段片段)终止密码子终止密码子(RNA)(RNA)。 (3)(3)构建基因表达载体一般用同种限制酶切割载体和目构建基因表达载体一般用同种限制酶切割载体和目 的基因。也可用两种限制酶切割,以避免质粒或目的的基因。也可用两种限制酶切割,以避免质粒或目的 基因自身连接。基因自身连接。 (4)(4)将目的基因导入受体细胞过程没有碱基互补配对现将目的基因导入受体细胞过程没有碱基互补配对现 象,其余三步都有碱基互补配对现象。象,其余三步都有碱基互补配对现象。 【核心素养提升】【核心素养提升】 【典例示范】【典例示范】 (2017(2017全国卷全国卷)真核生物基因中
9、通常有内含子,而真核生物基因中通常有内含子,而 原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有 的切除内含子对应的的切除内含子对应的RNARNA序列的机制。已知在人体中基序列的机制。已知在人体中基 因因A(A(有内含子有内含子) )可以表达出某种特定蛋白可以表达出某种特定蛋白( (简称蛋白简称蛋白A)A)。 回答下列问题:回答下列问题: (1)(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因某同学从人的基因组文库中获得了基因A A,以大肠,以大肠 杆菌作为受体细胞却未得到蛋白杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A A,其原因是,其原因是_ _。 (2)(2)若用家
10、蚕作为表达基因若用家蚕作为表达基因A A的受体,在噬菌体和昆虫的受体,在噬菌体和昆虫 病毒两种载体中,不选用病毒两种载体中,不选用_作为作为 载体,其原因是载体,其原因是_。 (3)(3)若要高效地获得蛋白若要高效地获得蛋白A A,可选用大肠杆菌作为受体。,可选用大肠杆菌作为受体。 因为与家蚕相比,大肠杆菌具有因为与家蚕相比,大肠杆菌具有_ _(_(答出两点即可答出两点即可) )等优点。等优点。 (4)(4)若要检测基因若要检测基因A A是否翻译出蛋白是否翻译出蛋白A A,可用的检测物质,可用的检测物质 是是_(_(填填“蛋白蛋白A A的基因的基因”或或“蛋蛋 白白A A的抗体的抗体”) )。
11、 (5)(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNADNA是遗是遗 传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导。传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导。 如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示, 那么这一启示是那么这一启示是_ _。 【素养解读】【素养解读】本题主要考查的核心素养是科学思维,本题主要考查的核心素养是科学思维, 具体表现在两个角度:具体表现在两个角度: 素养角度素养角度具体表现具体表现 归纳与演绎归纳与演绎 (1)(1)以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋以大肠杆菌作为受体细胞
12、却未得到蛋 白白A A的原因的考查。的原因的考查。 (2)(2)在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不 选用噬菌体作为载体的原因的考查等选用噬菌体作为载体的原因的考查等 分析与综合分析与综合 (3)(3)与家蚕相比,大肠杆菌具有的优点的与家蚕相比,大肠杆菌具有的优点的 考查考查 【解析】【解析】本题主要考查了基因工程的相关知识。本题主要考查了基因工程的相关知识。 (1)(1)人体基因人体基因A A有内含子,将获得的基因有内含子,将获得的基因A A导入大肠杆菌导入大肠杆菌 中,经过转录得到含有内含子对应序列的中,经过转录得到含有内含子对应序列的mRNAmRNA,因为,因
13、为 大肠杆菌没有真核生物所具有的切除内含子对应的大肠杆菌没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNARNA 序列的机制。内含子部分对应的序列的机制。内含子部分对应的mRNAmRNA序列阻断了蛋白序列阻断了蛋白A A 的合成。的合成。 (2)(2)若用家蚕作为表达基因若用家蚕作为表达基因A A的受体,选用昆虫病毒作的受体,选用昆虫病毒作 为载体,不选用噬菌体作载体的原因是噬菌体的宿主为载体,不选用噬菌体作载体的原因是噬菌体的宿主 细胞是细菌,噬菌体不能侵染家蚕。细胞是细菌,噬菌体不能侵染家蚕。 (3)(3)大肠杆菌是原核生物,原核生物作为受体细胞,有大肠杆菌是原核生物,原核生物作为受体细胞,有 以
14、下优点:结构简单、繁殖速度快、容易培养等。以下优点:结构简单、繁殖速度快、容易培养等。 (4)(4)要检测基因要检测基因A A是否翻译出蛋白是否翻译出蛋白A A,最准确的方法是利,最准确的方法是利 用蛋白用蛋白A A的抗体,因抗体具有特异性,一种抗体只能与的抗体,因抗体具有特异性,一种抗体只能与 特定的蛋白质结合,可根据蛋白特定的蛋白质结合,可根据蛋白A A抗体的杂交情况来判抗体的杂交情况来判 断是否合成了蛋白断是否合成了蛋白A A。 (5)(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中将一种生物个艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中将一种生物个 体的体的DNADNA转移到了另一种生物个体中,并表达合成了
15、相转移到了另一种生物个体中,并表达合成了相 应的蛋白质。应的蛋白质。 答案:答案:(1)(1)基因基因A A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转有内含子,在大肠杆菌中,其初始转 录产物中与内含子对应的录产物中与内含子对应的RNARNA序列不能被切除,无法表序列不能被切除,无法表 达出蛋白达出蛋白A A (2)(2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)(3)繁殖快,容易培养 繁殖快,容易培养 (4)(4)蛋白蛋白A A的抗体的抗体 (5)DNA(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 【母题变式】【母题变
16、式】 变式变式1 1 基因文库的类型和比较 基因文库的类型和比较 cDNAcDNA文库的基因中为什么不含有启动子和内含子?文库的基因中为什么不含有启动子和内含子? 提示:提示:cDNAcDNA文库是以某一发育时期细胞中的文库是以某一发育时期细胞中的mRNAmRNA为模为模 板反转录形成的,板反转录形成的,mRNAmRNA中不含有启动子和内含子对应中不含有启动子和内含子对应 的碱基序列。的碱基序列。 变式变式2 2 载体的特点和作用 载体的特点和作用 载体上的标记基因一般是抗生素抗性基因。受体细胞载体上的标记基因一般是抗生素抗性基因。受体细胞 应应_(_(填填“有有”或或“没有没有”) )抵抗相
17、关抗生素的能抵抗相关抗生素的能 力。力。 没有没有 【高考角度全练】【高考角度全练】 角度一角度一 基因工程的工具基因工程的工具 1.(20161.(2016全国卷全国卷)某一质粒载体如图所示,外源某一质粒载体如图所示,外源DNADNA 插入插入AmpAmpr r或或TetTetr r中会导致相应的基因失活中会导致相应的基因失活(Amp(Ampr r表示氨表示氨 苄青霉素抗性基因,苄青霉素抗性基因,TetTetr r表示四环素抗性基因表示四环素抗性基因) )。有人。有人 将此质粒载体用将此质粒载体用BamHBamH酶切后,与用酶切后,与用BamHBamH酶切获得酶切获得 的目的基因混合,加入的
18、目的基因混合,加入DNADNA连接酶进行连接反应,用得连接酶进行连接反应,用得 到的混合物直接转化大肠杆菌,结果大肠杆菌有的未到的混合物直接转化大肠杆菌,结果大肠杆菌有的未 被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分 别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了 目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题:目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题: 世纪金榜导学号世纪金榜导学号1412022214120222 (1)(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件质粒载体作为基因工程的工具,应
19、具备的基本条件 有有_(_(答出两点即可答出两点即可) )。而。而 作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具 有启动子和终止子。有启动子和终止子。 (2)(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述 四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基 因的细胞是不能区分的,其原因是因的细胞是不能区分的,其原因是_; 并且并且_和和_的细胞也的细胞也 是不能区分的,其原因是是不能区分的,其原因是_ _。在上述筛选的基础上,若要。在上述筛选的基础上,若要
20、筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌 落,还需使用含有落,还需使用含有_的固体培养基。的固体培养基。 (3)(3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体, 其其DNADNA复制所需的原料来自复制所需的原料来自_。 【解题指南】【解题指南】解答本题的关键有两点:解答本题的关键有两点: (1)(1)理解基因工程中载体应具备的条件及意义。理解基因工程中载体应具备的条件及意义。 (2)(2)明确标记基因在目的基因检测与鉴定中的作用。明确标记基因在目的基因检测与鉴定中的作用。 【解析】【解析】本题考查
21、基因工程的相关知识。本题考查基因工程的相关知识。 (1)(1)质粒被选用为基因工程的载体是因为:具有一个或质粒被选用为基因工程的载体是因为:具有一个或 多个限制酶切点;具有自我复制能力;带有标记基因;多个限制酶切点;具有自我复制能力;带有标记基因; 对宿主细胞无害。对宿主细胞无害。 (2)(2)未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有 氨苄青霉素的培养基上生长,故这两种不可区分。含氨苄青霉素的培养基上生长,故这两种不可区分。含 有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞 在含有氨苄青霉素的培养基上
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- 2020 届高三 生物 一轮 复习 课件 选修 3.1 基因工程
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