最新2015屆高考生物一輪詳細(xì)復(fù)習(xí) 基 因 工 程(考點(diǎn)透析與典例跟蹤詳解與實(shí)驗(yàn)導(dǎo)航大題專訓(xùn))課件 新人教版

1、基基 因因 工工 程程基因工程的工具1與DNA分子相關(guān)的酶。(1)幾種酶的比較：項(xiàng)目種類作用底物作用部位作用結(jié)果限制酶DNA分子磷酸二酯鍵形成黏性末端或平末端DNA連接酶DNA分子片段磷酸二酯鍵形成重組DNA分子DNA聚合酶脫氧核苷酸磷酸二酯鍵形成新的DNA分子DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯鍵形成脫氧核苷酸DNA解旋酶DNA分子堿基對(duì)間的氫鍵形成單鏈DNA分子(2)限制酶與DNA連接酶的關(guān)系：限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板。2載體。(1)作用：作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目

2、的基因進(jìn)行大量復(fù)制。(2)具備的條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連接。具有特殊的標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。(3)種類：質(zhì)粒：一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，能夠自我復(fù)制的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。噬菌體的衍生物。動(dòng)植物病毒。特別提醒：巧辨基因工程操作工具的8個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)限制酶是一類酶，而不是一種酶。(2)限制酶的成分為蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件，高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。(3)在切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。(4)將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來(lái)，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端

3、。(5)不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同，同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。(6)限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便于進(jìn)行檢測(cè)。(7)基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同?；蚬こ讨械妮d體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)。(8)基因工程中有3種工具，但工具酶只有2種。【例1】下圖表示一項(xiàng)重要的生物技術(shù)，對(duì)圖中物質(zhì)a、b、c、d的描述中，正確的是()Aa的基本骨架是磷酸和核糖交替連接而成的結(jié)構(gòu)B要獲得相同的黏性末端，一般用相同的b去切割a和dCc連接雙鏈間的氫鍵，使黏性末端

4、處堿基互補(bǔ)配對(duì)D若要獲得未知序列的d，可到基因庫(kù)中去尋找解析：a是載體質(zhì)粒，b限制酶切割質(zhì)粒，c是DNA連接酶連接質(zhì)粒和目的基因，d是目的基因。質(zhì)粒是環(huán)狀DNA，其基本骨架是磷酸和脫氧核糖交替連接而成的。要想獲得同一種黏性末端一般用同一種限制酶。DNA連接酶連接的是磷酸和脫氧核糖之間的鍵，不是氫鍵。對(duì)于未知序列的目的基因是無(wú)法從基因文庫(kù)中獲取的。答案：B 跟蹤訓(xùn)練 下圖為DNA分子的某一片段，其中分別表示某種酶的作用部位，則相應(yīng)的酶依次是()ADNA連接酶、限制性內(nèi)切酶、解旋酶B限制性內(nèi)切酶、解旋酶、DNA連接酶C解旋酶、限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶D限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶、解旋酶解析：使氫

5、鍵斷裂的是解旋酶；限制性內(nèi)切酶將相鄰兩個(gè)核苷酸的磷酸二酯鍵斷開(kāi)；連接DNA片段間磷酸二酯鍵的是DNA連接酶。答案：C基因工程的基本操作程序1目的基因的獲取。(1)直接分離：從自然界已有的物種中分離，如從基因文庫(kù)中獲取。(2)人工合成目的基因的常用方法：已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下人工合成。(3)PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較：比較項(xiàng)目PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點(diǎn)原理DNA雙鏈復(fù)制(堿基互補(bǔ)配對(duì))原料四種游離的脫氧核苷酸條件模板、酶等不同點(diǎn)解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化場(chǎng)所體外復(fù)制主要在細(xì)胞核內(nèi)酶熱穩(wěn)定的DNA聚

6、合酶(Taq酶)細(xì)胞內(nèi)含有的DNA聚合酶結(jié)果在短時(shí)間內(nèi)形成大量的DNA片段形成整個(gè)DNA分子2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建。(1)基因表達(dá)載體的組成：?jiǎn)?dòng)子、目的基因、終止子以及標(biāo)記基因等。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法：3將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。生物種類植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的TDNA上農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的DNA表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子4.目的基因

7、的檢測(cè)與鑒定。類型檢測(cè)內(nèi)容方法結(jié)果顯示導(dǎo)入檢測(cè)目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞DNA分子雜交(DNA和DNA之間)雜交帶轉(zhuǎn)錄檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA分子雜交(DNA和mRNA之間)雜交帶翻譯檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗原抗體雜交雜交帶分子檢測(cè)個(gè)體水平檢測(cè)包括做抗蟲(chóng)、抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性的程度；對(duì)基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進(jìn)行活性比較，以確定功能活性是否相同特別提醒：基因工程操作的8個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的，基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位。(2)基因工程操作過(guò)程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒(méi)有堿基互

8、補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象，第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得DNA，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步檢測(cè)存在分子水平雜交方法。(3)原核生物作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少。(4)一般情況下，用同一種限制酶切割質(zhì)粒和含有目的基因的片段，但有時(shí)可用兩種限制酶分別切割質(zhì)粒和目的基因，這樣可避免質(zhì)粒和質(zhì)粒之間、目的基因和目的基因之間的連接。(5)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是目的基因整合到受體細(xì)胞染色體基因組中。(6)不熟悉標(biāo)記基因的種類和作用：標(biāo)記基因的作用篩選、檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，常見(jiàn)的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色的

9、物質(zhì))等。(7)對(duì)受體細(xì)胞模糊不清：受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動(dòng)物受精卵(一般不用體細(xì)胞)、微生物(大腸桿菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必須用真核生物酵母菌(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌)；一般不用支原體，原因是它營(yíng)寄生生活；一定不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，原因是它無(wú)細(xì)胞核，不能合成蛋白質(zhì)。(8)還應(yīng)注意的問(wèn)題有：基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子(DNA片段)起始密碼子(RNA)；終止子(DNA片段)終止密碼子(RNA)?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建是最核心、最關(guān)鍵的一步，在體外進(jìn)行。【例2】(2013佛山、江門) BAK基因是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種促凋亡基因，癌細(xì)胞內(nèi)的BAK

10、基因表達(dá)異常。(1)細(xì)胞凋亡是由_決定的細(xì)胞自動(dòng)死亡的過(guò)程。由蝌蚪到成蛙，細(xì)胞凋亡致使蝌蚪尾部消失，這說(shuō)明細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞生物體的正常_具有重要意義。( 2 ) 癌 變 是 在 致 癌 因 子 的 作 用 下 ， 細(xì) 胞 內(nèi) 的_發(fā)生了突變而導(dǎo)致的。在癌變細(xì)胞內(nèi)，BAK基因的表達(dá)水平明顯_。(3)將體外擴(kuò)增的BAK基因?qū)氚┘?xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，有望成為癌癥治療的新途徑。用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證導(dǎo)入的BAK基因在胃癌細(xì)胞中大量表達(dá)所起的作用，結(jié)果如下圖。據(jù)圖完善和分析該實(shí)驗(yàn)。用_處理胃癌細(xì)胞使之分散成單個(gè)細(xì)胞，分為A、B、C三組。A組細(xì)胞_，B組細(xì)胞導(dǎo)入空載體，C組細(xì)胞_。在相同適宜條件下培養(yǎng)5天，統(tǒng)計(jì)各組活

11、細(xì)胞數(shù)，并從分子水平上比較_的含量。解析：(1)細(xì)胞凋亡是基因決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程，細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞生物體的正常發(fā)育具有重要意義;(2)人和動(dòng)物體內(nèi)與癌癥有關(guān)的基因分為兩類：原癌基因和抑癌基因，環(huán)境中的致癌因子可能導(dǎo)致這兩種基因發(fā)生突變，導(dǎo)致正常的細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂失控變成癌細(xì)胞；癌細(xì)胞在適宜的條件下，能夠無(wú)限增殖，不會(huì)自動(dòng)凋亡，具有不死性，BAK基因是一種促凋亡基因，癌細(xì)胞內(nèi)的BAK基因表達(dá)異常，所以在癌變細(xì)胞內(nèi)，BAK基因的表達(dá)水平明顯降低。(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)需要用到胰蛋白酶或者膠原蛋白酶來(lái)分散細(xì)胞，根據(jù)題意A、B、C組是對(duì)照實(shí)驗(yàn)，C組 BAK蛋白含量高，說(shuō)明人工導(dǎo)入了體外擴(kuò)增的B

12、AK基因，A組沒(méi)有導(dǎo)入外源基因?？梢杂没虮磉_(dá)的產(chǎn)物蛋白質(zhì)的含量來(lái)衡量基因表達(dá)水平的高低。答案：(1)基因(遺傳)發(fā)育(2)原癌基因和抑癌基因降低(3)胰蛋白酶不導(dǎo)入任何外源DNA導(dǎo)入BAK基因表達(dá)載體BAK蛋白規(guī)律總結(jié)基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過(guò)程預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定 實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品 結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì) 只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系(1)蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程(2)基因工程中所利用的某些酶需要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造跟蹤訓(xùn)練 某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過(guò)基因工程的方法，將a轉(zhuǎn)到馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成