新課標(biāo)2017高考生物沖刺復(fù)習(xí)專題29基因工程課件

1、專題29基因工程考點(diǎn)考點(diǎn)1基因工程的工具與操作程序基因工程的工具與操作程序一、基因工程的工具一、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:識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。(3)形成末端類型2.DNA連接酶(1)種類(2)功能:將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸間的磷酸二酯鍵。識(shí)別序列中心軸線兩側(cè)切開黏性末端識(shí)別序列中心軸線處切開平末端44DNATTE coliDNA連接酶來源于大腸桿菌連接酶來源于噬菌體知識(shí)清單3.載體(1)條件:能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存;具有一至多個(gè)限制酶切

2、點(diǎn);具有標(biāo)記基因。(2)種類(3)作用:攜帶外源DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞。(4)特點(diǎn):可在細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制,或整合到染色體DNA上,隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。知能拓展知能拓展 1.基因工程中有3種工具,但工具酶只有2種。2.限制酶是一類酶而不是一種酶;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;限制酶具有特異性,即一種限制酶只能識(shí)別特定的堿基序列,并在特定的位點(diǎn)上進(jìn)行切割;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。3.DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板。:最常用 質(zhì)粒其他 噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒名稱作用部位作

3、用底物形成產(chǎn)物限制酶磷酸二酯鍵DNA分子黏性末端或平末端DNA連接酶磷酸二酯鍵DNA片段重組DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯鍵脫氧核苷酸子代DNA分子熱穩(wěn)定DNA聚合酶磷酸二酯鍵脫氧核苷酸子代DNA分子DNA(水解)酶磷酸二酯鍵DNA分子游離的脫氧核苷酸解旋酶堿基對(duì)間的氫鍵DNA分子單鏈DNA分子RNA聚合酶磷酸二酯鍵核糖核苷酸單鏈RNA分子4.限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶等相關(guān)酶的分析比較二、基因工程的操作程序二、基因工程的操作程序知能拓展知能拓展 1.基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控,所以限制酶切割載體的切割位點(diǎn),即目的基因插入的位點(diǎn)并不是任意的,目的基因應(yīng)插入啟動(dòng)子與終止子之間的部位

4、,且必須保證至少1個(gè)標(biāo)記基因的完整性,以便于檢測(cè)。2.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,所以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;但有些不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。3.將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來,需要切兩處,同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。4.在基因表達(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)。5.基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程中最核心、最關(guān)鍵的一步,在體外進(jìn)行。6.基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒有發(fā)生堿

5、基互補(bǔ)配對(duì)。7.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不是基因工程成功的標(biāo)志,基因工程是否成功在于目的基因是否成功表達(dá)。例例1 (2014海南單科,31,15分)下圖是將某細(xì)菌的基因A導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi),制備“工程菌”的示意圖。據(jù)圖回答:(1)獲得A有兩條途徑:一是以A的mRNA為模板,在酶的催化下,合成互補(bǔ)的單鏈DNA,然后在的作用下合成雙鏈DNA,從而獲得所需基因;二是根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的序列,推測(cè)出相應(yīng)的mRNA序列,然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,推測(cè)其DNA的序列,再通過化學(xué)方法合成所需基因。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時(shí),需要在反應(yīng)體系中添加的有機(jī)物質(zhì)、4種脫氧核糖核苷三磷酸和耐熱性的DNA聚合酶,擴(kuò)增過程可

6、以在PCR擴(kuò)增儀中完成。(3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為。(4)在基因工程中,常用Ca2+處理D,其目的是。解析解析(1)利用逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過程是:以mRNA為模板,在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成雙鏈DNA分子;根據(jù)蛋白質(zhì)工程合成目的基因的過程是:根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的氨基酸序列,推測(cè)相應(yīng)的mRNA序列,然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,推測(cè)DNA中脫氧核苷酸的排列順序,通過化學(xué)方法合成。(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。(3)目的基因和運(yùn)載體結(jié)合,形成重組DNA(基因表達(dá)載體)。(4)在利用大腸桿菌做受體細(xì)胞時(shí),需要先用Ca2+處理

7、,使之成為感受態(tài)細(xì)胞,有利于其吸收重組DNA分子。答案答案(1)逆轉(zhuǎn)錄DNA聚合酶氨基酸脫氧核苷酸(2)引物模板DNA(3)重組DNA(4)提高受體細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率考點(diǎn)考點(diǎn)2基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程一、基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程一、基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程1.轉(zhuǎn)基因生物(1)概念:是指利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因培育出的能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。(2)優(yōu)點(diǎn):運(yùn)用基因工程改良動(dòng)植物品種最突出的優(yōu)點(diǎn)是能打破常規(guī)育種難以突破的物種之間的界限。2.基因工程的應(yīng)用(1)動(dòng)物基因工程:可以提高動(dòng)物生長(zhǎng)速率從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量;用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì);用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物

8、;用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體等。(2)植物基因工程:培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和抗逆轉(zhuǎn)基因植物;利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。(3)基因診斷:又稱為DNA診斷,是采用基因檢測(cè)的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異常或攜帶病原體。(4)基因治療:指利用正常基因置換或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法。實(shí)例:ADA基因缺陷癥的基因治療。3.蛋白質(zhì)工程(1)概念:以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(2)基本途徑: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對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)

9、。名師點(diǎn)撥名師點(diǎn)撥 1.Bt毒蛋白基因編碼的Bt毒蛋白并無毒性,進(jìn)入昆蟲消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性。2.青霉素是誘變后的高產(chǎn)青霉菌產(chǎn)生的,不是通過基因工程改造的工程菌產(chǎn)生的。3.乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較4.基因診斷與基因治療二、轉(zhuǎn)基因生物的安全性與生物武器二、轉(zhuǎn)基因生物的安全性與生物武器1.轉(zhuǎn)基因生物存在安全性問題的原因(1)目前對(duì)基因的結(jié)構(gòu)、基因間的相互作用及基因的調(diào)控機(jī)制等都了解得相當(dāng)有限。(2)目的基因往往是異種生物的基因。(3)外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機(jī)的。2.對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭(zhēng)論:主要在食物安全、生物安全、環(huán)境安全三個(gè)方面存在激烈的爭(zhēng)論。3.理性對(duì)待轉(zhuǎn)基

10、因技術(shù):趨利避害,不能因噎廢食。4.生物武器(1)種類:致病菌、病毒、生化毒劑,以及經(jīng)過基因重組的致病菌。(2)中國政府的態(tài)度:在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存生物武器,并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。例例2 (2013課標(biāo),40,15分)閱讀如下資料:資料甲科學(xué)家將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫阎?得到了體型巨大的“超級(jí)小鼠”;科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。資料乙T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性?？茖W(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造,使其表達(dá)的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵,提高了T4溶菌酶的耐熱性。資料丙兔甲和兔

11、乙是同一物種的兩個(gè)雌性個(gè)體,科學(xué)家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內(nèi),成功產(chǎn)出兔甲的后代,證實(shí)了同一物種的胚胎可在不同個(gè)體的體內(nèi)發(fā)育?；卮鹣铝袉栴}:(1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用法。構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是和。在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時(shí),常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,農(nóng)桿菌的作用是。(2)資料乙中的技術(shù)屬于工程的范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對(duì)進(jìn)行改造,或制造一種的技術(shù)。在該實(shí)例中,引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的序列發(fā)生了改變。(3)資料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到種的、生理狀態(tài)相同的另一個(gè)雌性動(dòng)物體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育成新個(gè)體的技術(shù)。在資料丙的實(shí)例中,兔甲稱為體,兔乙稱為體。解析解析本題綜合考查了基因工程、蛋白質(zhì)工程和胚胎工程的基本概念和原理。(1)將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的常用方法是顯微注射法;由于農(nóng)桿菌可感染植物,并且其Ti質(zhì)粒上的T-DNA具有攜帶目的基因并將目的基因整合到受體細(xì)胞染色體DNA上的能力,故培育轉(zhuǎn)基因植物時(shí)常用