高三一轮复习基因工程.pptx

考纲考纲要求要求全国卷全国卷5年年7考高考指数考高考指数基因工程的诞生基因工程的诞生2016年新课标年新课标卷、卷、2016年新课标年新课标卷、卷、2015年新课标年新课标卷、卷、2015年新课年新课标标卷、卷、2014年新课标年新课标卷、卷、2013年年新课标新课标卷、卷、2012年新课标卷年新课标卷基因工程的原理及技术基因工程的原理及技术(含含PCR技术技术)基因工程的应用基因工程的应用蛋白质工程蛋白质工程转基因生物的安全性转基因生物的安全性热点透视热点透视基因工程的操作步骤及原理；蛋白质工程的概念、目标和操作流程基因工程的操作步骤及原理；蛋白质工程的概念、目标和操作流程第1页/共32页一、基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名基因拼接技术或基因拼接技术或_技术技术操作环境操作环境_操作对象操作对象基因基因操作水平操作水平_水平水平基本过程基本过程剪切剪切_表达表达基因工程的原理基因工程的原理结果结果人类需要的人类需要的_或生物类型或生物类型优点优点可可_生物的遗传性状；生物的遗传性状；可克服可克服远缘杂交不亲和性远缘杂交不亲和性生物体外DNA分子拼接导入基因产物定向改造基因重组DNA重组第2页/共32页二、DNA重组技术的基本工具黏性末端原核生物磷酸二酯键第3页/共32页第4页/共32页磷酸二酯键平末端黏性末端第5页/共32页1限制酶与DNA连接酶的关系(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制酶不切割自身DNA的原因：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。第6页/共32页2与DNA分子相关的几种酶比较项目项目限制酶限制酶DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用底物作用底物DNA分子分子DNA分子片段分子片段脱氧脱氧核苷酸核苷酸DNA分子分子作用部位作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键碱基对间的氢键作用特点作用特点切割目的基因及载体，能切割目的基因及载体，能专一性识别双链专一性识别双链DNA分子分子的某种特定的核苷酸序列，的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开酸二酯键断开将双链将双链DNA片段片段“缝合缝合”起来，恢复起来，恢复被限制酶切开的两被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷个核苷酸之间的磷酸二酯键酸二酯键只能将单个脱只能将单个脱氧核苷酸添加氧核苷酸添加到脱氧核苷酸到脱氧核苷酸链上链上将将DNA两条链之两条链之间的氢键打开间的氢键打开作用结果作用结果形成黏性末端或平末端形成黏性末端或平末端形成重组形成重组DNA分子分子形成新的形成新的DNA分子分子形成单链形成单链DNA分分子子第7页/共32页自我复制目的基因质粒第8页/共32页选择限制酶 的注意事项(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类所选的限制酶不能破坏目的基因。所选的限制酶不能全部破坏标记基因，至少要保留1个标记基因。切割质粒的限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保具有相同的黏性末端。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，可使用两种不同的限制酶分别切割目的基因和质粒，如图甲可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种限制酶的切点)。第9页/共32页1思考判断(1)DNA连接酶可把目的基因与载体的黏性末端的碱基黏合，形成重组DNA。()(2)Ecoli DNA连接酶既可以连接平末端，又可以连接黏性末端。()(3)Taq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐高温的DNA连接酶。()三、练习第10页/共32页2下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是()A用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个B限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越大CCATG和GGATCC序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同D只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒B第11页/共32页3(2017年广东对口升学模拟)限制性核酸内切酶Mun和限制性核酸内切酶EcoR的识别序列及切割位点分别是CAATTG和GAATTC。如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是()A BC D A第12页/共32页4、大肠杆菌及质粒载体的结构 模式图，据图回答。能够自我复制 具有遗传特性 DNADNA连接酶 标记基因 供重组DNA的鉴定和选择 能够自我复制 具有遗传特性 能够自我复制 具有遗传特性 能够自我复制 具有遗传特性 第13页/共32页编码蛋白质基因文库mRNA反转录DNA合成仪PCR 第14页/共32页2基因表达载体的构建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受体细胞中_，并且可以_，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成稳定存在遗传给下一代 RNA聚合酶转录转录目的基因第15页/共32页基因工程中的3个易错点(1)基因表达载体载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。(2)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位，若目的基因插入到启动子内部，启动子将失去其功能。(3)启动子起始密码子，终止子终止密码子：启动子和终止子位于DNA片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。第16页/共32页(3)构建过程同种限制酶DNA连接第17页/共32页3将目的基因导入受体细胞生物种类生物种类植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞微生物细胞微生物细胞常用方法常用方法_受体细胞受体细胞体细胞体细胞_原核细胞原核细胞转化过程转化过程将目的基因插入到将目的基因插入到Ti质质粒的粒的TDNA上上导入导入农杆菌农杆菌侵染植物细胞侵染植物细胞整合到受体细胞的染整合到受体细胞的染色体色体DNA上上表达表达将含有目的基因的表达将含有目的基因的表达载体提纯载体提纯取卵取卵(受精受精卵卵)显微注射显微注射受精受精卵发育卵发育获得具有新性获得具有新性状的动物状的动物Ca2处理细胞处理细胞感受感受态细胞态细胞重组表达载体重组表达载体与感受态细胞混合与感受态细胞混合感感受态细胞吸收受态细胞吸收DNA分分子子农杆菌转化法显微注射法Ca2处理法 受精卵 第18页/共32页4目的基因的检测与鉴定DNA分子杂交分子杂交抗原 抗体杂交抗性实验杂交带抗性抗虫、抗病接种实验是否抗虫是否抗病分子水平检测个体水平检测第19页/共32页1思考判断 (1)基因表达载体中含有启动子和终止密码。()(2)如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库 中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同。（）2科学家将比目鱼的抗冻蛋白基因转移到西红柿细胞内培育出“抗冻西红柿”，在“目的基因的检测与鉴定”环节，不需要进行的是A利用标记基因，将含有比目鱼抗冻蛋白基因的西红柿细胞筛选出来B利用分子探针，检测“抗冻西红柿”的DNA上是否插入了抗冻蛋白 基因C利用相应的抗体，检测“抗冻西红柿”细胞中是否形成抗冻蛋白质D进行抗寒栽培实验，检测“抗冻西红柿”是否能在寒冷环境中生存A第20页/共32页C第21页/共32页3(2016年福建普高毕业班质检)为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用SHH基因的非模板链转录合成的RNA作为探针，进行分子杂交实验，以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如图：(Amp表示氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表达)考向预测1：考查基因工程的操作过程第22页/共32页请回答：(1)重组载体中SHH基因转录合成RNA探针时，_(填“需要”或“不需要”)启动子。(2)步骤中，用Ca2处理大肠杆菌，使之成为_细胞，然后导入重组载体。实验中，用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌，未导入质粒的细菌将会死亡，原因是这些细菌不含有_基因。(3)将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与_形成杂交带，进而判断SHH基因的转录情况。需要感受态Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性)SHH转录的mRNA第23页/共32页4(2017年福建三明第一中学月考)绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒(TMV)基因，可以合成一种抗TMV蛋白，叶片对TMV具有抗感染性。烟草是重要的经济作物，由于TMV的感染会导致大幅度减产。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草，主要流程如图所示：第24页/共32页(1)科学家首先从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA，然后合成目的基因。图中过程表示_，获得的DNA必须在两侧添加_和_。(2)过程构建重组Ti质粒时，必须使用_和_两种工具酶。(3)由图分析，在过程构建的重组Ti质粒上应该含有卡那霉素抗性基因作为_，重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是_。(4)在过程培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外，还必须添加_，以保证受体细胞能培养成再生植株。(5)过程可采取_的方法，检测植株是否合成了抗TMV蛋白。在个体水平的鉴定过程中，可通过_的方法来确定植株是否具有抗性。逆(反)转录启动子终止子限制酶DNA连接酶标记基因农杆菌转化法植物激素抗原抗体杂交接种烟草花叶病毒第25页/共32页四、基因工程的应用技术名称技术名称应用应用植物基因工程植物基因工程培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和_转基因植物，利用转基因转基因植物，利用转基因技术改良植物的品质技术改良植物的品质动物基因工程动物基因工程提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作因动物作_的供体的供体基因治疗基因治疗把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥功能，从而治疗疾病，分为把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥功能，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗体内基因治疗和体外基因治疗抗逆器官移植第26页/共32页五、蛋白质工程1概念理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。(2)操作：_或基因合成。(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出_。(4)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对_进行分子设计。2蛋白质工程的设计流程基因修饰新的蛋白质蛋白质结构功能蛋白质结构氨 基酸序列脱氧核 苷酸序列第27页/共32页3蛋白质工程与基因工程的关系比较项目比较项目蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程区区别别过程过程预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结设计预期的蛋白质结构构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对找到相对应的脱氧核苷酸序列应的脱氧核苷酸序列获取目的基因获取目的基因构建基因表达载体构建基因表达载体将目的基将目的基因导入受体细胞因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定实质实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品生物类型或生物产品结果结果可生产自然界没有的蛋白质可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质联系联系蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程第二代基因工程基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造改造第28页/共32页1蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A基因工程原则上能生产任何蛋白质B蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白 质C蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工 程B第29页/共32页2、对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？，原因是_。要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成。改造过的基因能够遗传，且改造基因易于造作。第30页/共32页来源、作用、特点、结果作用、种类条件、种类基因文库、人工合成、PCR扩增目的、组成植物、动物、微生物分子水平、个体水平基础、操作、结果、目的设计流程：预、设、推、找第31页/共32页感谢您的观看。第32页/共32页