2020高考生物-第32講-基因工程課件

第32講基因工程第32講基因工程知識(shí)內(nèi)容展示核心素養(yǎng)對(duì)接1.工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生（a）2.基因工程的原理及技術(shù)（含PCR技術(shù)）（b）3.基因工程的應(yīng)用（a）4.活動(dòng)：提出生活中的疑難問(wèn)題設(shè)計(jì)，用基因工程技術(shù)解決的方案（c）生命觀念基因結(jié)構(gòu)決定其功能科學(xué)思維建立基因工程的操作流程模型科學(xué)探究探究基因工程在生產(chǎn)上的應(yīng)用社會(huì)責(zé)任基因工程在生產(chǎn)實(shí)踐上的應(yīng)用知識(shí)內(nèi)容展示核心素養(yǎng)對(duì)接1.工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生（a考點(diǎn)基因工程1.（2018·浙江4月選考節(jié)選）（1）將含某抗蟲(chóng)基因的載體和含卡那霉素抗性基因的載體pBI121均用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRI酶切，在切口處形成

。選取含抗蟲(chóng)基因的DNA片段與切割后的pBI121用DNA連接酶連接，在兩個(gè)片段相鄰處形成

，獲得重組質(zhì)粒。（2）已知用CaCl2處理細(xì)菌，會(huì)改變其某些生理狀態(tài)。取CaCl2處理過(guò)的農(nóng)桿菌與重組質(zhì)粒，在離心管內(nèi)進(jìn)行混合等操作，使重組質(zhì)粒進(jìn)入農(nóng)桿菌，完成

實(shí)驗(yàn)。在離心管中加入液體培養(yǎng)基，置于搖床慢速培養(yǎng)一段時(shí)間，其目的是____________________________________________________________，

從而表達(dá)卡那霉素抗性基因，并大量增殖?？键c(diǎn)基因工程1.（2018·浙江4月選考節(jié)選）（1）將含某解析目的基因和載體用同種限制性核酸內(nèi)切酶酶切，在切口處形成相同的粘性末端，用DNA連接酶連接后，在兩個(gè)片段相連處形成磷酸二酯鍵，從而獲得重組質(zhì)粒；用CaCl2處理農(nóng)桿菌，可增加細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性，使重組質(zhì)粒進(jìn)入農(nóng)桿菌，使農(nóng)桿菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，在離心管中加入液體培養(yǎng)基，置于搖床慢速培養(yǎng)一段時(shí)間，使農(nóng)桿菌恢復(fù)細(xì)胞的正常狀態(tài)并大量繁殖。答案（1）粘性末端磷酸二酯鍵（2）轉(zhuǎn)化使CaCl2處理過(guò)的農(nóng)桿菌恢復(fù)細(xì)胞的正常狀態(tài)解析目的基因和載體用同種限制性核酸內(nèi)切酶酶切，在切口處形成2.（2016·浙江4月選考節(jié)選）兔肝細(xì)胞中的基因E編碼代謝甲醛的酶，擬利用基因工程技術(shù)將基因E轉(zhuǎn)入矮牽牛中，以提高矮牽牛對(duì)甲醛的代謝能力，請(qǐng)回答：

從兔肝細(xì)胞中提取mRNA，在

酶的作用下形成互補(bǔ)DNA，然后以此DNA為模板擴(kuò)增得到基因E。在相關(guān)酶的作用下，將基因E與Ti質(zhì)粒連接在一起，形成

，再導(dǎo)入用氯化鈣處理的

，侵染矮牽牛葉片。

解析

mRNA在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下形成互補(bǔ)DNA。將基因E與Ti質(zhì)粒連接在一起，形成重組DNA分子。重組DNA分子可導(dǎo)入用氯化鈣處理的農(nóng)桿菌細(xì)胞，再用處理的農(nóng)桿菌侵染矮牽牛葉片，從而使基因E整合到矮牽牛細(xì)胞的染色體DNA上。

答案逆轉(zhuǎn)錄重組DNA分子（重組質(zhì)粒）農(nóng)桿菌2.（2016·浙江4月選考節(jié)選）兔肝細(xì)胞中的基因E編碼代謝本題組對(duì)應(yīng)選修三P1～P12，基因工程1.基因工程的工具（1）限制性核酸內(nèi)切酶

①來(lái)源：主要從

中分離純化出來(lái)。

②作用a.特異性識(shí)別雙鏈DNA分子的某種

。b.切割相應(yīng)兩個(gè)核苷酸之間的

。

③結(jié)果：產(chǎn)生

或平末端。原核生物特定核苷酸序列磷酸二酯鍵粘性末端本題組對(duì)應(yīng)選修三P1～P12，基因工程1.基因工程的工具原核

（2）DNA連接酶

作用：將具有相同

的兩個(gè)DNA片段連接在一起，形成

。

（3）載體

①常用載體－質(zhì)粒：在細(xì)菌中獨(dú)立于

之外，為

DNA分子，能

，常含有特殊的

作為標(biāo)記基因，以供目的基因篩選。

②其他載體：噬菌體、

等。粘性末端或平末端磷酸二酯鍵擬核雙鏈環(huán)狀自主復(fù)制和穩(wěn)定存在抗生素抗性基因動(dòng)植物病毒 （2）DNA連接酶粘性末端或平末端磷酸二酯鍵擬核雙鏈環(huán)狀自2.受體細(xì)胞與導(dǎo)入方法生物種類植物細(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)胞受精卵細(xì)菌細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T－DNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上→表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵（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2.受體細(xì)胞與導(dǎo)入方法生物種類植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用1.基因工程（1）廣義概念：把一種生物的

（細(xì)胞核、染色體脫氧核糖核酸等）移到另外一種生物的細(xì)胞中去，并使這種遺傳物質(zhì)所帶的遺傳信息在受體細(xì)胞中

。（2）核心：構(gòu)建

。（3）基因工程原理：基因重組。（4）理論基礎(chǔ)：

是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立以及遺傳信息傳遞方式的認(rèn)定。（5）技術(shù)保障：

、DNA連接酶和質(zhì)粒載體的發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用。遺傳物質(zhì)表達(dá)重組DNA分子DNA限制性核酸內(nèi)切酶1.基因工程遺傳物質(zhì)表達(dá)重組DNA分子DNA限制性核酸內(nèi)切酶2.基因工程的基本操作步驟基因文庫(kù)未知PCR技術(shù)已知穩(wěn)定存在遺傳2.基因工程的基本操作步驟基因文庫(kù)未知PCR技術(shù)已知穩(wěn)定存在農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射感受態(tài)抗生素DNA分子雜交個(gè)體生物學(xué)水平農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射感受態(tài)抗生素DNA分子雜交個(gè)體生物學(xué)水平3.基因工程中的幾種檢測(cè)方法3.基因工程中的幾種檢測(cè)方法4.基因工程的應(yīng)用

（1）用于遺傳育種：定向變異，

強(qiáng)；克服遠(yuǎn)緣雜交

的障礙。

（2）用于疾病治療：

①生產(chǎn)基因工程

，如胰島素、乙肝疫苗等。

②基因治療：向目標(biāo)細(xì)胞中引入

的基因，

或

基因缺陷，達(dá)到治療的目的。如對(duì)B型血友病治療獲得成功。（3）用于生態(tài)環(huán)境保護(hù)目的性不親和藥物正常功能糾正補(bǔ)償4.基因工程的應(yīng)用目的性不親和藥物正常功能糾正補(bǔ)償角度1基因工程工具1.如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是（）A.①②③④

B.①②④③

C.①④②③

D.①④③②角度1基因工程工具A.①②③④ B.①②④③ C.①④解析限制性核酸內(nèi)切酶可在特定位點(diǎn)對(duì)DNA分子進(jìn)行切割，①為限制性核酸內(nèi)切酶；DNA聚合酶在DNA分子復(fù)制時(shí)將脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸鏈，④為DNA聚合酶；DNA連接酶可將限制性核酸內(nèi)切酶切開(kāi)的磷酸二酯鍵連接在一起，②為DNA連接酶；解旋酶的作用是將DNA雙鏈解開(kāi)螺旋，為復(fù)制提供模板，③為解旋酶。答案

C解析限制性核酸內(nèi)切酶可在特定位點(diǎn)對(duì)DNA分子進(jìn)行切割，①為2.（2018·溫州模擬節(jié)選）利用圖示質(zhì)粒和目的基因培育轉(zhuǎn)基因醋化醋桿菌。圖中標(biāo)注了相關(guān)限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列和酶切位點(diǎn)，其中酶切位點(diǎn)相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。2.（2018·溫州模擬節(jié)選）利用圖示質(zhì)粒和目的基因培育轉(zhuǎn)基利用圖示質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用

和

兩種限制酶切割。若用Sau3AⅠ與許多圖示質(zhì)?；旌?，每個(gè)質(zhì)粒將會(huì)有1個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)被切開(kāi)，最多可能獲得

種大小不同的DNA片段。解析

Bcl

Ⅰ使質(zhì)粒中的兩個(gè)標(biāo)記基因均被破壞，因此只能選BamHI和HindⅢ兩種限制酶切割；根據(jù)BamHⅠ、BclⅠ和Sau3AⅠ的識(shí)別序列，Sau3AⅠ在質(zhì)粒上有三個(gè)酶切位點(diǎn)，完全酶切可得到記為A、B、C三種片段，若部分位點(diǎn)被切開(kāi)，可得到AB、AC、BC、ABC四種片段，所以用Sau3AⅠ切圖示質(zhì)粒最多可能獲得7種大小不同的DNA片段。答案

BamHⅠ

HindⅢ

7利用圖示質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用和2020高考生物-第32講-基因工程課件（2）切割后產(chǎn)生末端的種類——粘性末端和平末端：當(dāng)限制性核酸內(nèi)切酶在它識(shí)別序列的中軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生的是粘性末端，而當(dāng)限制性核酸內(nèi)切酶在它識(shí)別序列的中軸線處切開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生的是平末端。2.限制性核酸內(nèi)切酶與DNA連接酶的關(guān)系（2）切割后產(chǎn)生末端的種類——粘性末端和平末端：當(dāng)限制性核酸3.與DNA有關(guān)的酶的比較項(xiàng)目作用底物作用部位形成產(chǎn)物限制性核酸內(nèi)切酶DNA分子磷酸二酯鍵粘性末端或平末端DNA連接酶DNA片段磷酸二酯鍵重組DNA分子DNA聚合酶脫氧核苷酸磷酸二酯鍵子代DNA解旋酶DNA分子堿基對(duì)中的氫鍵脫氧核苷酸單鏈DNA（水解）酶DNA分子磷酸二酯鍵游離的脫氧核苷酸3.與DNA有關(guān)的酶的比較項(xiàng)目作用底物作用部位形成產(chǎn)物限制性角度2基因工程原理和技術(shù)、應(yīng)用3.為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C（圖1），擬將其與質(zhì)粒（圖2）重組，再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。角度2基因工程原理和技術(shù)、應(yīng)用下列操作與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟环氖牵ǎ〢.用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒B.用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因?qū)爰?xì)胞C.在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞D.用分子雜交技術(shù)檢測(cè)C基因是否整合到菊花染色體上下列操作與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟环氖牵ǎ┙馕鲈跇?gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，為保證目的基因與載體的連接，需要用同種限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行切割產(chǎn)生相同的粘性末端，才能通過(guò)DNA連接酶連接，圖中目的基因的兩端和啟動(dòng)子與終止子之間都有限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ的切割位點(diǎn)，選用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ切割目的基因和載體，A正確；菊花為雙子葉植物，將目的基因?qū)腚p子葉植物細(xì)胞的常用方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，B正確；圖2中重組質(zhì)粒中的抗性基因?yàn)槌泵顾乜剐曰?，?yīng)該在培養(yǎng)基中添加潮霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞，C錯(cuò)誤；要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，常用DNA分子雜交技術(shù)，D正確。答案

C解析在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，為保證目的基因與載體的連接，需要4.（2018·浙江重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考）下圖為獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米的技術(shù)路線，請(qǐng)回答：（1）構(gòu)建表達(dá)載體選擇限制酶時(shí)，要求Ti質(zhì)粒內(nèi)每種限制酶只有一個(gè)切割位點(diǎn)，同時(shí)要求酶切后，G基因形成的兩個(gè)粘性末端序列不相同，這個(gè)過(guò)程需用

種限制酶，目的是

。除草劑抗性基因G和Ti質(zhì)粒載體連接時(shí)，DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是_______________________________________。4.（2018·浙江重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考）下圖為獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉（2）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化愈傷組織時(shí)，T－DNA攜帶

插入受體細(xì)胞的核DNA。若核DNA中僅插入一個(gè)G基因，自交后代含G基因的植株中，純合子占

。（3）獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米涉及到多次篩選，其中篩選含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌應(yīng)使用含

的選擇培養(yǎng)基，使用含

的選擇培養(yǎng)基篩選出轉(zhuǎn)化的愈傷組織，再誘導(dǎo)愈傷組織再生出抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米。（2）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化愈傷組織時(shí)，T－DNA攜帶插入受體細(xì)解析（1）由于題干要求G基因形成的兩個(gè)粘性末端序列不相同，因此需要用2種不同的限制酶進(jìn)行酶切。由于粘性末端不同，因此可以防止自身環(huán)化。DNA連接酶可催化DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。（2）T－DNA可攜帶目的基因插入到受體細(xì)胞的核DNA中。