【名師金典】2014高考生物一輪復(fù)習(xí)（基礎(chǔ)知識整理+重難點聚集）專題1 基因工程課件 新人教版選修3

綜合分析近幾年各地高考理綜試題生物部分，本專題有以下高考命題規(guī)律。1.命題內(nèi)容：基因工程的基本工具、基本操作程序、基因工程的應(yīng)用。2.命題形式：有選擇題和非選擇題兩種題型。

3.命題思路：三種基本工具的作用及基因工程程序操作步驟是考試的熱點；本部分可結(jié)合必修內(nèi)容進(jìn)行考查，同時也容易和胚胎工程、細(xì)胞工程一起進(jìn)行綜合考查。

4.命題趨勢：基因診斷、基因治療、基因產(chǎn)品是生命研究的熱點和前沿之一，是社會關(guān)注的焦點和熱點。從如何獲取目的基因,到基因表達(dá)載體的構(gòu)建,及如何導(dǎo)入受體細(xì)胞,包括最后的檢測與鑒定,是基因工程的完整過程,也是命題點所在。根據(jù)近幾年高考命題特點和規(guī)律，本專題的復(fù)習(xí)備考策略如下。1.知識方面：掌握三種工具的作用特點和基本操作程序；了解基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的過程。

2.能力方面：能夠?qū)⒈竟?jié)內(nèi)容同必修2和選修3的其他內(nèi)容綜合理解和聯(lián)系起來。一、基因工程基因工程又叫做DNA重組技術(shù)。是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，通過體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。二、基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）功能：識別特定的核苷酸序列，切斷磷酸二酯鍵。（2）結(jié)果：形成兩種末端（即黏性末端和平末端）。2.“分子縫合針”——DNA連接酶（1）類型：E·coliDNA連接酶、T4DNA連接酶。（2）作用：連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。3.“分子運輸車”——載體（1）質(zhì)粒的本質(zhì)：小型環(huán)狀的DNA分子。（2）具備條件：具有一至多個限制酶切割位點；具有標(biāo)記基因；在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。（3）其他載體：最常用的載體是質(zhì)粒。其他載體有λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。三、基因工程的基本操作程序1.目的基因的獲?。?）從基因文庫中提取:基因文庫包括基因組文庫和部分基因文庫。（2）利用化學(xué)方法直接人工合成。（3）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。

2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建一個基因表達(dá)載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因。

3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（1）導(dǎo)入植物細(xì)胞最常用的方法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。（2）導(dǎo)入動物細(xì)胞最常用的方法：顯微注射技術(shù)。（3）導(dǎo)入微生物細(xì)胞常用方法：用感受態(tài)細(xì)胞法（用Ca2+

處理）。

4.目的基因的檢測與鑒定（1）檢測DNA上是否插入了目的基因和目的基因是否轉(zhuǎn)錄，方法是采用分子雜交技術(shù)。（2）檢測目的基因是否翻譯，方法是進(jìn)行抗原—抗體雜交。（3）進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。四、基因工程的應(yīng)用

1.植物基因工程：（1）抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物；（2）利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等。

2.動物基因工程：（1）提高動物生長速度，改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；（2）生產(chǎn)藥物（乳腺生物反應(yīng)器）。

3.基因治療：體內(nèi)基因治療和體外基因治療。五、蛋白質(zhì)工程

1.目標(biāo)：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計。

2.過程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列?；蚬こ痰睦碚摶A(chǔ)1.基因拼接的理論基礎(chǔ)（1）DNA是主要的遺傳物質(zhì)；（2）DNA的基本組成單位都是四種脫氧核糖核苷酸；（3）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。2.外源基因表達(dá)的理論基礎(chǔ)（1）基因是控制生物性狀獨立遺傳的單位；（2）遺傳信息的傳遞都遵循中心法則；（3）生物界共用一套遺傳密碼。

3.技術(shù)支持：基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)；工具酶的發(fā)明；DNA體外重組的實現(xiàn)；重組DNA表達(dá)實驗的成功。基因工程的工具

1.“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）

（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。這種酶在原核生物中的作用是防止外來病原物的侵害，將外源DNA切割保證自身安全。（2）作用特點：①切割外源DNA，對自身的DNA不起作用，達(dá)到保護(hù)自身的目的;②專一性：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。（3）作用結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式——黏性末端和平末端。（4）作用實質(zhì)：使特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

2.“分子縫合針”——DNA連接酶

(1)類型：有兩種DNA連接酶，E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。②區(qū)別：(2)與DNA聚合酶作用的比較（3）與限制酶的比較

3.“分子運輸車”——載體（1）作用：①作為運載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。②利用載體在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因大量復(fù)制。（2）具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。（3）種類：①最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細(xì)菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。②其他載體：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒?；蚬こ痰幕静僮鞒绦?/p>

1.目的基因的獲?。?）直接分離基因：從自然界已有的物種中分離，如從基因組文庫中或者cDNA文庫中分離。（2）人工合成的方法：目前人工合成基因的方法主要有兩條途徑。①逆轉(zhuǎn)錄法：以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需要的基因。②化學(xué)方法合成：已知核苷酸序列的小片段基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。如人的血紅蛋白基因、胰島素基因等就可以通過人工合成基因的方法獲得。（3）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

PCR是一種細(xì)胞外擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，叫聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。原理是利用了DNA的熱變性原理，通過控制溫度來控制雙鏈的解旋與結(jié)合。

PCR的反應(yīng)過程包括:①變性：高溫下雙鏈DNA在熱作用下氫鍵斷裂，形成兩條單鏈DNA。②復(fù)性：低溫兩種引物通過堿基互補配對原則與兩條單鏈DNA結(jié)合。③延伸：中溫條件下，在TaqDNA聚合酶的作用下，以四種脫氧核糖核苷酸為原料，根據(jù)堿基互補配對原則，合成DNA新鏈。

2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建（1）基因表達(dá)載體的組成：目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因。（2）構(gòu)建方法3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

4.目的基因的檢測與鑒定（1）分子水平的檢測①導(dǎo)入檢測：DNA分子雜交技術(shù)，即使用放射性同素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段作為探針檢測。

（2）個體生物學(xué)水平的鑒定：對轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行抗蟲或抗病的接種實驗。

5.用基因工程的方法，使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的β-珠蛋白（1）從小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的編碼序列（cDNA）。（2）將cDNA連接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子，另外加上抗四環(huán)素基因，構(gòu)建成一個表達(dá)載體。（3）將表達(dá)載體導(dǎo)入無四環(huán)素抗性的大腸桿菌中，然后在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌。如果表達(dá)載體未進(jìn)入大腸桿菌中，大腸桿菌會因不含有抗四環(huán)素基因而死掉；如果培養(yǎng)基上長出大腸桿菌菌落，則表明β-珠蛋白基因已進(jìn)入其中。（4）培養(yǎng)進(jìn)入了β-珠蛋白基因的大腸桿菌，收集菌體，破碎后從中提取β-珠蛋白。農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了廣泛的運用。如圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的示意圖，試回答下列問題。（1）一般情況下農(nóng)桿菌不能感染的植物是，利用農(nóng)桿菌自然條件下感染植物的特點，能實現(xiàn)。具體原理是在農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上存在T-DNA片段，它具有可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞上的特點，因此只要將攜帶外源基因的DNA片段插入到（部位）即可。（2）根據(jù)T-DNA的這一轉(zhuǎn)移特點，推測該DNA片段上可能含有控制（酶）合成的基因。（3）圖中c過程中，能促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移的物質(zhì)是類化合物。（4）要獲取能表現(xiàn)出新性狀的植株，d過程涉及的生物學(xué)技術(shù)是。（5）植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還可采取等。（至少寫出兩種）（1）一般農(nóng)桿菌不能感染的植物是單子葉植物，可感染雙子葉植物和裸子植物，利用其感染性，可實現(xiàn)將目的基因?qū)氲街参锛?xì)胞。真正可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上的是農(nóng)桿菌T-DNA片段，因此目的基因必須插入到該部位才能成功轉(zhuǎn)移。（2）根據(jù)T-DNA這一轉(zhuǎn)移特點，可以推測該DNA片段可控制合成DNA連接酶、限制酶，才能實現(xiàn)與雙子葉植物細(xì)胞染色體DNA的整合。（3）植物細(xì)胞受傷后可產(chǎn)生酚類物質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移。（1）單子葉植物將目的基因?qū)氲街参锛?xì)胞染色體的DNA

T-DNA片段（內(nèi)部）（2）DNA連接酶、限制酶（3）酚（4）植物組織培養(yǎng)（5）基因槍法、花粉管通道法（4）d過程涉及的生物學(xué)技術(shù)是植物組織培養(yǎng)，通過脫分化、再分化，最終形成完整的植物體。（5）植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還可采用基因槍法和花粉管通道法等?；蚬こ痰膽?yīng)用1.植物基因工程應(yīng)用2.動物基因工程應(yīng)用3.基因治療4.乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較

a.如果工程菌為原核生物，因其沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，所以不能生產(chǎn)糖蛋白類物質(zhì)。

b.基因治療能從根本上治療遺傳病，不能治療傳染病，但由于尚未全面了解基因調(diào)控機(jī)制和疾病的分子機(jī)理，只處于初期的試驗階段。

c.乳腺生物反應(yīng)器受生物性別的限制，但從動物的尿液中提取的目的基因產(chǎn)物則不受性別限制。5.蛋白質(zhì)工程下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是(

)

A.我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉轉(zhuǎn)入的抗蟲基因是Bt毒蛋白基因

B.利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因為將人的血清白蛋白基因轉(zhuǎn)入了動物的乳腺細(xì)胞中

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