高考生物一輪復習 選修三 現代生物科技專題 第34講 基因工程課件.ppt

《高考生物一輪復習 選修三 現代生物科技專題 第34講 基因工程課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考生物一輪復習 選修三 現代生物科技專題 第34講 基因工程課件.ppt（37頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第34講基因工程 2017備考 江蘇最新考綱 1 基因工程的誕生 A 2 基因工程的原理及技術 B 3 基因工程的應用 B 4 蛋白質工程 A 5 轉基因生物的安全性問題 A 6 生物武器對人類的威脅 A 考點一基因工程的基本工具及操作過程 自主梳理 1 基因工程的基本工具 1 限制性 核酸 內切酶 來源 主要從生物中分離純化而來 作用 識別并切開相應兩個核苷酸之間的 原核 特定的核苷酸序列 磷酸二酯鍵 結果 產生或平末端 如下圖所示 EcoR 限制酶識別的堿基序列是 切割位點在之間 Sma 限制酶識別的堿基序列是 切割位點在之間 說明限制酶具有 黏性末端 GAATTC G和A CCCGGG G和C 專一性 2 DNA連接酶 作用 將限制酶切割下來的DNA片段 類型 大腸桿菌 黏性末端 黏性末端和平末端 磷酸二酯鍵 拼接成DNA分子 雙鏈環(huán)狀DNA分子 限制酶切割位點 標記基因 動植物病毒 2 基因工程的操作程序 基因文庫 PCR 啟動子 標記基因 農桿菌轉化法 花粉 管通道 顯微注射 DNA分子雜交 分子雜交 抗原 抗體雜交 個體生物學水平 跟進題組 1 限制性核酸內切酶Mun 和限制性核酸內切酶EcoR 的識別序列及切割位點分別是 C AATTG 和 G AATTC 如圖表示四種質粒和目的基因 其中箭頭所指部位為限制性核酸內切酶的識別位點 質粒的陰影部分表示標記基因 適于作為圖示目的基因載體的質粒是 解析由圖可知 質粒B上無標記基因 不適合作為載體 質粒C和D的標記基因上都有限制性核酸內切酶的識別位點 只有質粒A上既有標記基因 且Mun 的切割點不在標記基因上 答案A 基因工程操作基本工具的8個易錯點 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 其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件 高溫 強酸或強堿均易使之變性失活 3 在切割目的基因和載體時要求用同一種限制酶 目的是產生相同的黏性末端 4 將一個基因從DNA分子上切割下來 需要切兩處 同時產生4個黏性末端 5 不同DNA分子用同一種限制酶切割產生的黏性末端都相同 同一個DNA分子用不同的限制酶切割 產生的黏性末端一般不相同 6 限制酶切割位點應位于標記基因之外 不能破壞標記基因 以便進行檢測 7 基因工程中的載體與細胞膜上物質運輸的載體不同 基因工程中的載體是DNA分子 能將目的基因導入受體細胞內 膜載體是蛋白質 與細胞膜的通透性有關 8 基因工程中有3種工具 但工具酶只有2種 2 2015 四川卷 9 將蘇云金桿菌Bt蛋白的基因導入棉花細胞中 可獲得抗棉鈴蟲的轉基因棉 其過程如下圖所示 注 農桿菌中Ti質粒上只有T DNA片段能轉移到植物細胞中 1 過程 需用同種 酶對含Bt基因的DNA和Ti質粒進行酶切 為將過程 獲得的含重組質粒的農桿菌篩選出來 應使用 培養(yǎng)基 2 過程 中將棉花細胞與農桿菌混合后共同培養(yǎng) 旨在讓 進入棉花細胞 除盡農桿菌后 還須轉接到含卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng) 目的是 3 若過程 僅獲得大量的根 則應在培養(yǎng)基中增加 以獲得芽 部分接種在無激素培養(yǎng)基上的芽也能長根 原因是 4 檢驗轉基因棉的抗蟲性狀 常用方法是 種植轉基因抗蟲棉能減少 的使用 以減輕環(huán)境污染 解析本題考查基因工程與植物細胞工程的相關知識 1 同種限制酶切割質粒和含目的基因的DNA 可獲得相同的黏性末端 以構建基因表達載體 重組質粒含完整的卡那霉素抗性基因 故應使用含卡那霉素的選擇培養(yǎng)基篩選含重組質粒的農桿菌 2 實驗過程中將棉花細胞與農桿菌混合后共同培養(yǎng) 其目的是利用含重組質粒的農桿菌將T DNA導入棉花細胞中 除去農桿菌后在含卡那霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng) 其目的是篩選出含有目的基因的棉花細胞 3 培養(yǎng)基中生長素用量與細胞分裂素用量比值高時 利于根的分化 抑制芽的形成 反之 有利于芽的分化 抑制根的形成 因芽頂端可合成生長素 故接種在無激素的培養(yǎng)基上的芽也能長根 4 可用投放棉鈴蟲的方法檢測抗蟲棉的抗蟲效果 轉基因抗蟲棉的種植可減少農藥使用量 從而減輕環(huán)境污染 答案 1 限制性核酸內切選擇 2 T DNA篩選獲得T DNA片段的植物細胞 3 細胞分裂素濃度芽頂端合成的生長素向基部運輸 促進根的分化 4 投放棉鈴蟲農藥 基因工程操作程序中的 三 三 四 一 1 目的基因 三種獲取方法 從基因文庫中獲取 基因組文庫 cDNA文庫如反轉錄形成的DNA 利用PCR技術擴增 其實質是在體外對目的基因進行大量復制 用PCR儀控制溫度 變性 95 復性 55 延伸 72 通過DNA合成儀用化學方法人工合成 用于序列已知 且核苷酸數目較少者 2 將目的基因導入受體細胞的 三種類型 導入植物細胞 農桿菌轉化法 花粉管通道法 基因槍法 導入動物細胞 顯微注射法 導入受精卵 導入微生物細胞 使用Ca2 處理細胞 3 目的基因檢測與鑒定的 四個層面 4 基因工程操作的 一個核心 基因表達載體的構建 基因表達載體的組成 構建過程 考點二基因工程的應用及蛋白質工程 自主梳理 1 基因工程的應用 1 動物基因工程 用于提高動物從而提高產品產量 用于改善畜產品品質 用轉基因動物生產 用轉基因動物作器官移植的等 2 植物基因工程 培育抗蟲轉基因植物 抗病轉基因植物和轉基因植物 利用轉基因改良植物的 生長速度 藥物 供體 抗逆 品質 3 比較基因治療與基因診斷 基因表達 正?；?堿基互補配對 DNA探針 2 蛋白質工程 1 概念理解 基礎 蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系 操作 或基因合成 結果 改造了現有蛋白質或制造出 目的 根據人們對蛋白質功能的特定需求 對進行分子設計 2 蛋白質工程的設計流程 基因修飾 新的蛋白質 蛋白質結構 功能 蛋白 質結構 氨基 酸序列 脫氧核 苷酸序列 跟進題組 1 2015 課標卷 40 生物 選修3 現代生物科技專題 HIV屬于逆轉錄病毒 是艾滋病的病原體 回答下列問題 1 用基因工程方法制備HIV的某蛋白 目的蛋白 時 可先提取HIV中的 以其作為模板 在 的作用下合成 獲取該目的蛋白的基因 構建重組表達載體 隨后導入受體細胞 2 從受體細胞中分離純化出目的蛋白 該蛋白作為抗原注入機體后 刺激機體產生的可與此蛋白結合的相應分泌蛋白是 該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV 檢測的原理是 3 已知某種菌導致的肺炎在健康人群中罕見 但是在艾滋病患者中卻多發(fā) 引起這種現象的根本原因是HIV主要感染和破壞了患者的部分 細胞 降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能 4 人的免疫系統(tǒng)有 癌細胞的功能 艾滋病患者由于免疫功能缺陷 易發(fā)生惡性腫瘤 解析 1 HIV是RNA病毒 其核酸是單鏈RNA 而在基因工程中構建目的基因表達載體時 載體一般用的是質粒 為雙鏈DNA 故先用逆轉錄酶催化HIV的RNA逆轉錄為DNA分子再進行基因工程操作 2 本題涉及到了免疫學方面知識 抗原進入機體后可以產生特異性免疫反應 產生相應的抗體 抗體與抗原特異性結合 3 HIV病毒主要破壞人體T細胞 4 免疫系統(tǒng)除了具有防衛(wèi)功能外 還有監(jiān)控和清除功能 監(jiān)控并清除體內已經衰老或因其他因素而被破壞的細胞 以及癌變的細胞 答案 1 RNA逆轉錄酶cDNA 或DNA 2 抗體抗原抗體特異性結合 3 T 或T淋巴 4 監(jiān)控和清除 2 2015 全國卷 40 已知生物體內有一種蛋白質 P 該蛋白質是一種轉運蛋白 由305個氨基酸組成 如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸 240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸 改變后的蛋白質 P1 不但保留P的功能 而且具有了酶的催化活性 回答下列問題 1 從上述資料可知 若要改變蛋白質的功能 可以考慮對蛋白質的 進行改造 2 以P基因序列為基礎 獲得P1基因的途徑有修飾 基因或合成 基因 所獲得的基因表達時是遵循中心法則的 中心法則的全部內容包括 的復制 以及遺傳信息在不同分子之間的流動 即 3 蛋白質工程也被稱為第二代基因工程 其基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā) 通過 和 進而確定相對應的脫氧核苷酸序列 據此獲得基因 再經表達 純化獲得蛋白質 之后還需要對合成蛋白質的生物 進行鑒定 答案 1 氨基酸序列 或結構 2 PP1DNA和RNA 或遺傳物質 DNA RNA RNA DNA RNA 蛋白質 或轉錄 逆轉錄 翻譯 3 設計蛋白質的結構推測氨基酸序列功能 蛋白質工程與基因工程的比較 易錯易混防范清零 易錯清零 易錯點1誤認為目的基因的插入是 隨機 的 點撥目的基因的插入位點不是隨意的 基因表達需要啟動子與終止子的調控 所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位 若目的基因插入到啟動子內部 啟動子將失去原功能 易錯點2混淆啟動子與起始密碼子 終止子與終止密碼子 不明確標記基因的作用 點撥啟動子 起始密碼子 終止子 終止密碼子 1 啟動子 一段有特殊結構的DNA片段 位于基因的首端 它是RNA聚合酶識別 結合的部位 2 終止子 一段有特殊結構的DNA片段 位于基因的尾端 作用是使轉錄過程停止 3 起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上 分別控制翻譯過程的啟動和終止 4 標記基因 一般為抗生素抗性基因或熒光基因等 其作用是鑒別受體細胞中是否含有目的基因 目的基因是否導入成功 從而將含目的基因的細胞篩選出來 易錯點3誤認為切取目的基因與切取載體時 只能 使用 同一種酶 點撥 1 在獲取目的基因和切割載體時通常用同種限制酶 以獲得相同的黏性末端 但如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時 在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來 2 為了防止載體或目的基因的黏性末端自己連接即所謂 環(huán)化 可用不同的限制酶分別處理目的基因和載體 使目的基因兩側及載體上具有兩個不同的黏性末端 易錯點4不能依據目的基因兩端的識別位點與運載體中 啟動子 終止子 之間的特定序列準確選擇 限制酶 點撥限制酶選擇的注意事項 1 根據目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類 應選擇切點位于目的基因兩端的限制酶 如圖甲可選擇Pst 不能選擇切點位于目的基因內部的限制酶 如圖甲不能選擇Sma 為避免目的基因和質粒的自身環(huán)化和隨意連接 也可使用不同的限制酶切割目的基因和質粒 如圖甲也可選擇用Pst 和EcoR 兩種限制酶 但要確保質粒上也有這兩種酶的切點 2 根據質粒的特點確定限制酶的種類 所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致 以確保具有相同的黏性末端 質粒作為載體必須具備標記基因等 所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結構 如圖乙中限制酶Sma 會破壞標記基因 如果所選酶的切點不是一個 則切割重組后可能丟失某些片段 若丟失的片段含復制起點區(qū) 則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制 規(guī)范答題 轉基因育種是利用遺傳轉化方法將有價值的外源基因導入受體物種獲得轉化體 再將轉化體植株經過常規(guī)育種程序加以選擇和培育 最后選育出具有優(yōu)良性狀的新品種 對于作物育種具有重大的意義 圖甲表示我國自主研發(fā)的轉基因抗蟲玉米的主要培育流程 圖乙表示天然土壤農桿菌Ti質粒結構 部分基因及限制性內切酶作用位點如圖所示 請回答 1 找錯 糾錯 錯答序號 正答 錯答序號 正答 錯答序號 正答 錯答序號 正答 卡那霉素 四環(huán)素 害蟲抗性接種實驗法 2 錯因分析 序號 未能考慮到限制酶 也能識別限制酶 識別位點中的 GATC 片段 因此 若使用酶 切取質粒將會導致T DNA片段全部切除序號 忽視了四環(huán)素抗性基因片段中含限制酶 識別位點 切割時已被破壞 而卡那霉素抗性基因并未被破壞序號 錯將 個體水平 答作 分子水平 注序號 也可答作 或 或