（鲁京津琼）高考生物总复习 第34讲 基因工程课件-人教版高三全册生物课件.pptx

第第34讲基因工程基因工程课程内容课程内容核心素养核心素养提考能提考能1.简述基因工程的诞生简述基因工程的诞生2.简述基因工程的原理及技术简述基因工程的原理及技术(含含PCR技术技术)3.举例说明基因工程的应用举例说明基因工程的应用4.简述蛋白质工程简述蛋白质工程5.实验：实验：DNA的粗提取与鉴定。的粗提取与鉴定。生命观念生命观念基因的结构决定其功能基因的结构决定其功能科学思维科学思维建立基因工程的操作流程模型建立基因工程的操作流程模型科学探究科学探究蛋白质工程的应用，蛋白质工程的应用，DNA的粗提的粗提取与鉴定取与鉴定社会责任社会责任基因工程在生产实践中的应用，基因工程在生产实践中的应用，防止基因污染，保护环境防止基因污染，保护环境1.基因工程的概念基因工程的概念考点一基因工程的基本工具及操作过程考点一基因工程的基本工具及操作过程目的基因目的基因体外体外分子分子基因重组基因重组受体受体远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和遗传性状遗传性状2.基因工程的基本工具基因工程的基本工具(1)限制酶限制酶原核原核特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端(2)DNA连接酶连接酶作用：将限制酶切割下来的作用：将限制酶切割下来的DNA片段片段_。类型类型常用类型常用类型EcoliDNA连接酶连接酶T4DNA连接酶连接酶来源来源_T4噬菌体噬菌体功能功能只只“缝合缝合”_“缝合缝合”_结果结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_拼接成拼接成DNA分子分子大肠杆菌大肠杆菌黏性末端黏性末端黏性末端和平末端黏性末端和平末端磷酸二酯键磷酸二酯键(3)载体载体其他载体：其他载体：噬菌体衍生物、噬菌体衍生物、_等。等。载体的作用：携带外源载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。片段进入受体细胞。双链环状双链环状DNA分子分子限制酶切割位点限制酶切割位点标记基因标记基因动植物病毒动植物病毒3.基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序基因文库基因文库mRNA反转录反转录DNA合成仪合成仪RNA聚合酶聚合酶转录转录转录转录目的目的基因基因1.基因组文库与基因组文库与cDNA文库的比较文库的比较文库类型文库类型cDNA文库文库基因组文库基因组文库构建基因文库的构建基因文库的过程过程文库大小文库大小小小大大基因中启动子基因中启动子无无有有基因中内含子基因中内含子无无有有基因多少基因多少某种生物的部分基因某种生物的部分基因某种生物的全部基因某种生物的全部基因物种间的基因交流物种间的基因交流可以可以部分基因可以部分基因可以说明说明基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性有一定的盲目性2.农杆菌转化法原理农杆菌转化法原理植植物物受受损损伤伤时时伤伤口口处处分分泌泌物物可可吸吸引引农农杆杆菌菌农农杆杆菌菌中中Ti质质粒粒上上的的TDNA可可转转移移至至受受体体细细胞胞并并整整合合到到受受体体细细胞胞染染色色体体DNA上上(若若将将目目的的基基因因插插入入到到Ti质质粒粒的的TDNA上，则目的基因将被一起带入上，则目的基因将被一起带入)。3.受体细胞的选择受体细胞的选择受受体体细细胞胞常常用用植植物物受受精精卵卵或或体体细细胞胞(经经组组织织培培养养)、动动物物受受精精卵卵(一一般般不不用用体体细细胞胞)、微微生生物物(大大肠肠杆杆菌菌、酵酵母母菌菌)等等。要要合合成成糖糖蛋蛋白白、有有生生物物活活性性的的胰胰岛岛素素则则必必须须用用真真核核生生物物酵酵母母菌菌(需需内内质质网网、高高尔尔基基体体的的加加工工、分分泌泌)；一一般般不不用用支支原原体体，原原因因是是它它营营寄寄生生生生活活且且致致病病；一一定定不不能能用用哺哺乳乳动动物物成成熟熟的的红红细细胞胞，原原因因是是它它无无细细胞胞核核，也也没没有有核核糖体等细胞器，不能合成蛋白质。糖体等细胞器，不能合成蛋白质。4.与与DNA相关的五种酶的比较相关的五种酶的比较名称名称作用部位作用部位作用结果作用结果限制酶限制酶磷酸二酯键磷酸二酯键将将DNA切成两个片段切成两个片段DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键将两个将两个DNA片段连接为一个片段连接为一个DNA分子分子DNA聚合酶聚合酶磷酯二酯键磷酯二酯键将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA(水解水解)酶酶磷酸二酯键磷酸二酯键将将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶解旋酶碱基对之间的氢键碱基对之间的氢键 将双链将双链DNA分子解旋为单链，形成两条长链分子解旋为单链，形成两条长链1.(人教版人教版选修三修三P4“寻根根问底底”)限制酶为何不切割自身限制酶为何不切割自身DNA？提提示示限限制制酶具具有有特特异异性性，即即一一种种限限制制酶一一般般只只能能识别一一种种特特定定的的碱碱基基序序列列，并并在在特特定定的的位位点点上上进行行切切割割；限限制制酶不不切切割割自自身身DNA的的原原因因是是原原核核生生物物中中不不存存在在该酶的的识别序列或序列或识别序列已序列已经被修被修饰。2.(人教版人教版选修三修三P11“内文内文”)基因工程操作步骤中都涉及到碱基互补配对吗？基因工程操作步骤中都涉及到碱基互补配对吗？提提示示基基因因工工程程操操作作过程程中中只只有有第第三三步步(将将目目的的基基因因导入入受受体体细胞胞)没没有有碱碱基基互互补配配对现象象。第第一一步步用用PCR或或人人工工合合成成法法合合成成DNA过程程中中存存在在碱碱基基互互补配配对，第第二二步步黏黏性性末末端端连接接时存存在在碱碱基基互互补配配对，第第四四步步DNA分分子子杂交交及及基基因因表表达达时存存在在碱碱基基互互补配配对。1.(人人教教版版选修修三三P2“内内文文”)1944年年，艾艾弗弗里里等等人人通通过过不不同同类类型型肺肺炎炎双双球球菌菌的的转转化化实实验验，不仅证明了生物的遗传物质是不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了，还证明了_ _。艾弗里等人的工作可以说是基因工程的先导。艾弗里等人的工作可以说是基因工程的先导。2.(人人教教版版选修修三三P12“生生物物技技术资料料卡卡”)基基因因枪枪法法是是利利用用压压缩缩气气体体产产生生的的动动力力，将将包包裹裹在在金金属属颗颗粒粒表表面面的的表表达达载载体体DNA打打入入受受体体细细胞胞中中，使使目目的的基基因因与与其其整整合合并并表表达达的的方方法法。常常用用的的金金属属颗颗粒粒有有_粒粒子子和和金金粉粉粒粒子子，这这是是单单子子叶叶植植物物中中常常用用的的一一种种基基因转化方法，但是成本较高。因转化方法，但是成本较高。DNA可以从一种生物个体转移到另一可以从一种生物个体转移到另一种生物个体种生物个体钨粉钨粉1.(2018全国卷全国卷，38)回答下列问题：回答下列问题：(1)博博耶耶(H.Boyer)和和科科恩恩(S.Cohen)将将非非洲洲爪爪蟾蟾核核糖糖体体蛋蛋白白基基因因与与质质粒粒重重组组后后导导入入大大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_(答出两点即可答出两点即可)。(2)体体外外重重组组的的质质粒粒可可通通过过Ca2参参与与的的方方法法导导入入大大肠肠杆杆菌菌细细胞胞；而而体体外外重重组组的的噬噬菌菌体体DNA通通常常需需与与组组装装成成完完整整噬噬菌菌体体后后，才才能能通通过过侵侵染染的的方方法法将将重重组组的的噬噬菌菌体体DNA导导入入宿宿主主细细胞胞。在在细细菌菌、心心肌肌细细胞胞、叶叶肉肉细细胞胞中中，可可作作为为重重组组噬菌体宿主细胞的是噬菌体宿主细胞的是。(3)真真核核生生物物基基因因(目目的的基基因因)在在大大肠肠杆杆菌菌细细胞胞内内表表达达时时，表表达达出出的的蛋蛋白白质质可可能能会会被被降降解解。为为防防止止蛋蛋白白质质被被降降解解，在在实实验验中中应应选选用用的的大大肠肠杆杆菌菌作作为为受受体体细细胞胞，在在蛋蛋白白质质纯化的过程中应添加纯化的过程中应添加的抑制剂。的抑制剂。解解析析(1)两两位位科科学学家家将将非非洲洲爪爪蟾蟾核核糖糖体体蛋蛋白白基基因因与与质粒粒重重组后后导入入大大肠杆杆菌菌细胞胞中中并并进行行了了表表达达，因因此此，该研研究究可可以以证明明：质粒粒可可以以作作为载体体，真真核核细胞胞的的基基因因在在原原核核细胞胞中中也也可可以以表表达达(不不同同生生物物共共用用一一套套密密码子子)、体体外外重重组的的质粒粒可可以以进入入受受体体细胞胞等等。(2)目目的的基基因因进入入受受体体细胞胞内内，并并且且在在受受体体细胞胞内内维持持稳定定和和表表达达的的过程程称称为转化化，将将质粒粒导入入大大肠杆杆菌菌时，常常用用的的转化化方方法法是是：首首先先用用Ca2处理理大大肠杆杆菌菌细胞胞，使使其其成成为感感受受态细胞胞。噬噬菌菌体体DNA没没有有侵侵染染能能力力，体体外外重重组的的噬噬菌菌体体DNA通通常常需需与与外外壳壳蛋蛋白白组装成完整噬菌体才能完成侵染装成完整噬菌体才能完成侵染过程。噬菌体多寄生在程。噬菌体多寄生在细菌中，但不能寄生在心肌菌中，但不能寄生在心肌细胞胞和和叶叶肉肉细胞胞中中。(3)若若要要使使蛋蛋白白质不不被被降降解解，则大大肠杆杆菌菌体体内内不不能能存存在在蛋蛋白白酶，因因此此，实验中中应选用用蛋蛋白白酶缺缺陷陷型型的的大大肠杆杆菌菌作作为受受体体细胞胞。同同理理，在在蛋蛋白白质纯化化过程程中中，也不能使蛋白也不能使蛋白质降解，因此，降解，因此，应添加蛋白添加蛋白酶抑制抑制剂。答答案案(1)体体外外重重组组的的质质粒粒可可以以进进入入受受体体细细胞胞；真真核核生生物物基基因因可可在在原原核核细细胞胞中中表表达达(2)转化外壳蛋白转化外壳蛋白(或答噬菌体蛋白或答噬菌体蛋白)细菌细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶蛋白酶缺陷型蛋白酶2.(20184月浙江月浙江选考考节选)回答与基因工程和植物克隆有关的问题：回答与基因工程和植物克隆有关的问题：(1)将将含含某某抗抗虫虫基基因因的的载载体体和和含含卡卡那那霉霉素素抗抗性性基基因因的的载载体体pBI121均均用用限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶EcoR酶酶切切，在在切切口口处处形形成成。选选取取含含抗抗虫虫基基因因的的DNA片片段段与与切切割割后后的的pBI121用用DNA连连接接酶酶连连接接，在在两两个个片片段段相相邻邻处处形形成成，获获得得重重组组质粒。质粒。(2)已已知知用用CaCl2处处理理细细菌菌，会会改改变变其其某某些些生生理理状状态态。取取CaCl2处处理理过过的的农农杆杆菌菌与与重重组组质质粒粒在在离离心心管管内内进进行行混混合合等等操操作作，使使重重组组质质粒粒进进入入农农杆杆菌菌，完完成成实实验验。在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，其目的是在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，其目的是_，从而表达卡那霉素抗性基因，并大量增殖。从而表达卡那霉素抗性基因，并大量增殖。解解析析(1)构构建建重重组质粒粒时限限制制性性核核酸酸内内切切酶EcoR剪剪切切得得到到的的是是粘粘性性末末端端，DNA连接接酶连接两个接两个DNA片段之片段之间形成的是磷酸二形成的是磷酸二酯键。(2)目目的的基基因因导入入植植物物细胞胞常常用用农杆杆菌菌转化化法法。用用Ca2处理理细菌菌以以增增加加细菌菌细胞胞壁壁的的通通透性，透性，让其成其成为感受感受态细胞，以利于重胞，以利于重组质粒粒导入。入。答案答案(1)黏性末端磷酸二酯键黏性末端磷酸二酯键(2)转化使转化使CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态1.基因工程的应用基因工程的应用(1)动动物物基基因因工工程程：用用于于提提高高动动物物_从从而而提提高高产产品品产产量量；用用于于改改善善畜畜产产品品品质；用转基因动物生产品质；用转基因动物生产_；用转基因动物作器官移植的；用转基因动物作器官移植的_。(2)植植物物基基因因工工程程：培培育育_转转基基因因植植物物(如如抗抗虫虫棉棉)、_转转基基因因植植物物(如如转转基基因因烟烟草草)和和_转转基基因因植植物物(如如抗抗寒寒番番茄茄)；利利用用转转基基因因改改良良植植物物的的_(如新花色矮牵牛如新花色矮牵牛)。考点二基因工程的应用及蛋白质工程考点二基因工程的应用及蛋白质工程生长速度生长速度药物药物供体供体抗虫抗虫抗病抗病抗逆抗逆品质品质2.基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗(1)基基因因诊诊断断：又又称称为为DNA诊诊断断，是是采采用用_的的方方法法来来判判断断患患者者是是否否出出现现了了基基因异常或携带病原体。因异常或携带病原体。(2)基因治疗基因治疗概概念念：把把_导导入入病病人人体体内内，使使该该基基因因的的表表达达产产物物发发挥挥功功能能，从从而而达达到到治治疗疾病的目的。疗疾病的目的。成成果果：将将腺腺苷苷酸酸脱脱氨氨酶酶基基因因转转入入取取自自患患者者的的淋淋巴巴细细胞胞中中，使使淋淋巴巴细细胞胞能能产产生生腺腺苷苷酸脱氨酶，然后，再将这种淋巴细胞转入患者体内，从而治疗复合型免疫缺陷症。酸脱氨酶，然后，再将这种淋巴细胞转入患者体内，从而治疗复合型免疫缺陷症。基因检测基因检测正常基因正常基因基因转移基因转移组织细胞组织细胞3.蛋白质工程蛋白质工程(1)概念理解概念理解基因修饰基因修饰改造了改造了新的蛋白质新的蛋白质蛋白质蛋白质结构结构(2)操作过程操作过程从从预预期期的的蛋蛋白白质质_出出发发设设计计预预期期的的_推推测测应应有有的的_找找到到相相对对应应的的_(基基因因)基基因因表表达达产产生生需需要要的的蛋蛋白白质质。其其流流程程图图如下：如下：功能功能蛋白质结构蛋白质结构氨基酸序列氨基酸序列脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列4.基因工程和蛋白质工程的比较基因工程和蛋白质工程的比较项目项目基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程区区别别操作环境操作环境(场所场所)生物体外生物体外生物体外生物体外操作核心操作核心基因基因基因基因操作起点操作起点目的基因目的基因预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能基本过程基本过程剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计预期蛋白质结构设计预期蛋白质结构推推测应有的氨基酸序列测应有的氨基酸序列推测对应的脱氧核苷推测对应的脱氧核苷酸序列酸序列合成合成DNA表达蛋白质表达蛋白质实质实质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需要的生物类型或生物产品要的生物类型或生物产品(基因的异体表达基因的异体表达)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结果结果生产自然界已存在的蛋白质生产自然界已存在的蛋白质可以创造出自然界不存在的蛋白质可以创造出自然界不存在的蛋白质联系联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，因为对现有蛋白质的改蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现1.(人人教教版版选修修三三P26“旁旁栏小小资料料”)蛋蛋白白质质工工程程中中为为什什么么通通过过对对基基因因操操作作来来实实现现对对天天然蛋白质的改造？然蛋白质的改造？提提示示蛋蛋白白质具具有有十十分分复复杂的的空空间结构构，基基因因的的结构构相相对简单，容容易易改改造造；改改造后的基因可以造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白下一代，被改造的蛋白质无法无法遗传。2.(人人教教版版选修修三三P19“内内文文”拓拓展展)将将目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞胞时时，能能否否仅仅把把目目的的基基因因整整合到线粒体合到线粒体DNA或叶绿体或叶绿体DNA上？为什么？上？为什么？提提示示一一般般不不能能。如如果果仅把把目目的的基基因因整整合合到到线粒粒体体DNA或或叶叶绿体体DNA上上，由由于于细胞胞分裂可能分裂可能导致目的基因致目的基因丢失，无法失，无法稳定定遗传。1.(2018全全国国卷卷，38)某某种种荧荧光光蛋蛋白白(GFP)在在紫紫外外光光或或蓝蓝光光激激发发下下会会发发出出绿绿色色荧荧光光，这这一一特特性性可可用用于于检检测测细细胞胞中中目目的的基基因因的的表表达达。某某科科研研团团队队将将某某种种病病毒毒的的外外壳壳蛋蛋白白(L1)基基因因连连接接在在GFP基基因因的的5末末端端，获获得得了了L1GFP融融合合基基因因(简简称称为为甲甲)，并并将将其其插插入入质质粒粒P0，构构建建了了真真核核表表达达载载体体P1，其其部部分分结结构构和和酶酶切切位位点点的的示示意意图图如如下下，图图中中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：回答下列问题：(1)据据图图推推断断，该该团团队队在在将将甲甲插插入入质质粒粒P0时时，使使用用了了两两种种限限制制酶酶，这这两两种种酶酶是是。使用这两种酶进行酶切是为了保证使用这两种酶进行酶切是为了保证，也是为了保证，也是为了保证。(2)将将P1转转入入体体外外培培养养的的牛牛皮皮肤肤细细胞胞后后，若若在在该该细细胞胞中中观观察察到到了了绿绿色色荧荧光光，则则说说明明L1基基因在牛的皮肤细胞中完成了因在牛的皮肤细胞中完成了和和过程。过程。(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的_移入牛的移入牛的中、体外培养、胚胎移植等。中、体外培养、胚胎移植等。(4)为为了了检检测测甲甲是是否否存存在在于于克克隆隆牛牛的的不不同同组组织织细细胞胞中中，某某同同学学用用PCR方方法法进进行行鉴鉴定定，在在鉴鉴定定时时应应分分别别以以该该牛牛不不同同组组织织细细胞胞中中的的(填填“mRNA”“”“总总RNA”或或“核核DNA”)作为作为PCR模板。模板。解解析析(1)据据图示示信信息息分分析析：将将L1GFP融融合合基基因因(甲甲)插插入入质粒粒时使使用用酶E1和和E4进行行酶切切，既既能能保保证L1GFP融融合合基基因因的的完完整整，又又能能保保证L1GFP融融合合基基因因与与载体体的的正正确确连接接。(2)目目的的基基因因在在受受体体细胞胞中中的的表表达达包包括括转录和和翻翻译两两个个过程程。(3)将将体体外外培培养养的的含含有有目目的的基基因因的的动物物体体细胞胞核核移移入入该动物物的的去去核核卵卵母母细胞胞中中，经过体体外外胚胚胎胎培培养养、胚胚胎胎移移植植等等技技术可可获得得转基基因因动物物。(4)检测目目的的基基因因是是否否存存在在于于克克隆隆牛牛的的不不同同组织细胞胞中中，采用采用PCR技技术鉴定定时，应以以该牛不同牛不同组织细胞中的核胞中的核DNA作作为PCR模板。模板。答案答案(1)E1和和E4甲的完整甲与载体正确连接甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞细胞核去核卵母细胞(4)核核DNA2.(2019太太原原市市模模拟)基基因因疗疗法法所所涉涉及及的的基基因因工工程程技技术术主主要要有有三三种种，包包括括病病毒毒载载体体，基基因因(编辑编辑)和细胞改造。请回答：和细胞改造。请回答：(1)第第一一种种是是将将通通过过载载体体送送入入目目标标细细胞胞让让其其发发挥挥作作用用。该该技技术术用用来来传传递递基基因因的的载载体体多多是是病病毒毒类类载载体体，因因为为它它们们能能。经经过过基基因改造后，这些作为载体的病毒具有因改造后，这些作为载体的病毒具有的特点。的特点。(2)第第二二种种是是直直接接通通过过基基因因(编编辑辑)技技术术修修复复目目标标细细胞胞的的，基基因因(编编辑辑)技技术术可可以以达到添加基因、消除基因或者达到添加基因、消除基因或者的效果。的效果。(3)第第三三种种则则是是从从患患者者体体内内提提取取细细胞胞，在在体体外外进进行行修修改改然然后后再再重重新新输输回回患患者者体体内内发发挥挥作作用用。例例如如，对对造造血血干干细细胞胞进进行行基基因因工工程程改改造造让让其其制制造造内内源源性性的的凝凝血血因因子子，从从理理论论上上说说能能持持续续缓缓解解血血友友病病症症状状，而而不不需需治治疗疗。基基因因治治疗疗进进入入了了一一个个兼兼具具安安全全性性和和有有效效性性的的时时代代。但但你你认认为为这这个个领领域域中中的的问问题题是是_。解解析析(1)可可以以通通过载体体将将目目的的基基因因导入入受受体体细胞胞。病病毒毒类载体体能能将将目目的的基基因因转移移到到宿宿主主细胞胞，且且改改造造后后的的病病毒毒载体体对宿宿主主无无感感染染性性无无毒毒性性，不不会会对宿宿主主细胞胞造造成成伤害害。(2)基基因因(编辑)技技术可可以以修修复复目目标细胞胞的的缺缺陷陷基基因因，从从而而达达到到添添加加基基因因、消消除除基基因因或或矫正正缺缺陷陷基基因因的的效效果果。(3)血血友友病病患患者者缺缺少少凝凝血血因因子子，需需要要输入入血血小小板板或或凝凝血血酶等等进行行治治疗，而而基基因因工工程程可可以以改改造造造造血血干干细胞胞的的相相关关基基因因，使使其其能能够产生生正正常常凝凝血血功功能能。基因治基因治疗存在存在载体的体的遗传毒性、基因毒性、基因递送和送和编辑的效率的效率较低等低等问题。答答案案(1)目目的的基基因因将将基基因因整整合合进进宿宿主主的的DNA分分子子将将目目的的基基因因转转移移到到宿宿主主细细胞胞中中且无毒性且无毒性(或载体无法增殖或无感染性或载体无法增殖或无感染性)(2)缺陷基因矫正缺陷基因缺陷基因矫正缺陷基因(3)输输凝凝血血酶酶(或或输输血血小小板板或或输输凝凝血血因因子子)载载体体的的遗遗传传毒毒性性(或或者者基基因因编编辑辑的的脱脱靶靶效效应应或者基因递送和编辑的效率低或者基因递送和编辑的效率低)1.PCR技术技术(1)原理：原理：DNA双链复制双链复制(2)条件：引物、条件：引物、DNA模板、模板、Taq酶、四种脱氧核苷酸。酶、四种脱氧核苷酸。考点三考点三PCR技术与技术与DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定(3)PCR反应过程反应过程变性变性过程过程说明说明图解图解_当温度上升到当温度上升到_以上时，双链以上时，双链DNA解聚为单链解聚为单链复性复性温度下降到温度下降到_左右，两种引物通过左右，两种引物通过_与两条单链与两条单链DNA结合结合_72左右时，左右时，_有最大活性，可使有最大活性，可使DNA新链由新链由5端向端向3端延伸端延伸9050碱基互补配对碱基互补配对延伸延伸Taq酶酶(4)结结果果：上上述述三三步步反反应应完完成成后后，一一个个DNA分分子子就就变变成成了了_个个DNA分分子子 ，随随着着重重复复次次数数的的增增多多，DNA分分子子就就以以2n的的形形式式增增加加。PCR的的反反应应过过程程都都是是在在_中中完完成的。成的。两两PCR扩增仪扩增仪(5)细胞内细胞内DNA复制与复制与PCR技术的比较技术的比较细胞内细胞内DNA复制复制PCR不不同同点点解旋解旋在在DNA解旋酶作用下，边解旋边复制解旋酶作用下，边解旋边复制9095高温解旋，双高温解旋，双链完全分开链完全分开酶酶DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶TaqDNA聚合酶聚合酶引物引物RNADNA或或RNA温度温度体内温和条件体内温和条件高温高温相同点相同点需提供需提供DNA复制的模板复制的模板四种脱氧核苷酸为原料四种脱氧核苷酸为原料子链延伸的方向都是从子链延伸的方向都是从5端到端到3端端(6)PCR技术中的引物技术中的引物含含义义：引引物物是是一一小小段段单单链链DNA或或RNA分分子子。作作用用：为为DNA聚聚合合酶酶提提供供合合成成的的3端端起起点点。种种类类：扩扩增增一一个个DNA分分子子需需要要2种种引引物物。数数目目：引引物物数数目目等等于于新新合合成成的的DNA子子链链数数目目。与与DNA母母链链的的关关系系：两两种种引引物物分分别别与与DNA母母链链的的3端端通通过过碱碱基基互互补补配对结合。配对结合。2.DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定(1)实验原理实验原理0.14NaCl二苯胺二苯胺(2)操作流程操作流程DNA蒸馏水蒸馏水不同浓度不同浓度NaCl溶液溶液酒精酒精(1)为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？提提示示蒸蒸馏水水对于于鸡血血细胞胞来来说是是一一种种低低渗渗液液体体，水水分分可可以以大大量量进入入血血细胞胞内内，使使血血细胞胞破破裂裂，再再加加上上搅拌拌的的机机械械作作用用，就就加加速速了了鸡血血细胞胞的的破破裂裂(细胞胞膜膜和和核核膜膜的的破裂破裂)，从而，从而释放出放出DNA。(2)若用植物细胞提取若用植物细胞提取DNA需加入洗涤剂和食盐，其作用是什么？需加入洗涤剂和食盐，其作用是什么？提提示示洗洗涤剂是是一一些些离离子子去去污剂，能能溶溶解解细胞胞膜膜，有有利利于于DNA的的释放放；食食盐的的主主要要成分是成分是NaCl，有利于，有利于DNA的溶解。的溶解。(3)为什么反复地溶解与析出为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？，能够去除杂质？提提示示用用高高盐浓度度的的溶溶液液溶溶解解DNA，能能除除去去在在高高盐中中不不能能溶溶解解的的杂质；用用低低盐浓度度使使DNA析析出出，能能除除去去溶溶解解在在低低盐溶溶液液中中的的杂质。因因此此，通通过反反复复溶溶解解与与析析出出DNA，就能就能够除去与除去与DNA溶解度不同的多种溶解度不同的多种杂质。1.图图1、2分分别别为为“DNA的的粗粗提提取取与与鉴鉴定定”实实验验中中部部分分操操作作步步骤骤示示意意图图，下下列列叙叙述述错错误误的是的是()A.图图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同中加入蒸馏水稀释的目的相同B.图图1中完成过滤之后保留滤液中完成过滤之后保留滤液C.图图2中完成过滤之后弃去滤液中完成过滤之后弃去滤液D.在图在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质解解析析A项错，图1、2中中加加入入蒸蒸馏水水稀稀释的的目目的的分分别是是破破碎碎细胞胞获取取含含DNA的的滤液液；稀稀释NaCl溶溶液液，析析出出DNA；B项对，图1过滤之之后后保保留留滤液液，因因滤液液中中含含DNA；C项对，图2过滤之之后后弃弃去去滤液液，因因DNA已已析析出出；D项对，嫩嫩肉肉粉粉中中的的蛋蛋白白酶可可对蛋蛋白白质进行水解。行水解。答案答案A2.请分析回答下列关于培育转基因小鼠的问题。请分析回答下列关于培育转基因小鼠的问题。(1)PCR技技术术利利用用了了原原理理解解决决了了打打开开DNA双双链链的的问问题题，从从一一种种Taq细细菌菌中中分分离到离到，解决了，解决了DNA聚合酶失活的新问题。聚合酶失活的新问题。(2)利利用用PCR技技术术从从基基因因文文库库中中提提取取目目的的基基因因时时，首首先先要要根根据据目目的的基基因因的的核核苷苷酸酸序序列列设计并合成出设计并合成出。在第。在第轮开始出现目的基因片段。轮开始出现目的基因片段。(3)获取小鼠受精卵时，将雌鼠注射促性腺激素的目的是获取小鼠受精卵时，将雌鼠注射促性腺激素的目的是。然然后后从从雌雌鼠鼠中中取取出出卵卵子子，在在一一定定条条件件下下培培养养成成熟熟；并并从从雄雄鼠鼠附附睾睾中中取取出出精精子，在一定条件下培养一段时间，目的是子，在一定条件下培养一段时间，目的是_。(4)将将外外源源基基因因导导入入小小鼠鼠受受精精卵卵后后，外外源源基基因因会会随随机机插插入入到到小小鼠鼠受受精精卵卵DNA中中。这这种种受受精精卵卵有有的的可可发发育育成成转转基基因因小小鼠鼠，有有的的却却死死亡亡。请请分分析析因因外外源源基基因因插插入入导导致致受受精精卵卵死亡的最可能原因死亡的最可能原因_。答案答案(1)DNA的热变性热稳定的的热变性热稳定的DNA聚合酶聚合酶(或或Taq酶酶)(2)两种引物三两种引物三(3)促进排卵促进排卵(或超数排卵或超数排卵)输卵管使精子获能输卵管使精子获能(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达澄清易错易混澄清易错易混强化科学思维强化科学思维易错易混易错易混易错点易错点1目的基因的插入不是目的基因的插入不是“随意随意”的的点点拨拨目目的的基基因因的的插插入入位位点点不不是是随随意意的的：基基因因表表达达需需要要启启动子子与与终止止子子的的调控控，所所以以目目的的基基因因应插插入入到到启启动子子与与终止止子子之之间的的部部位位，若若目目的的基基因因插插入入到到启启动子子内内部部，启启动子将失去原功能。子将失去原功能。易错点易错点2启动子启动子起始密码子，终止子起始密码子，终止子终止密码子，对标记基因作用不明确终止密码子，对标记基因作用不明确点点拨拨(1)启启动子子：一一段段有有特特殊殊结构构的的DNA片片段段，位位于于基基因因的的首首端端。它它是是RNA聚聚合合酶识别、结合的部位。合的部位。(2)终止止子子：一一段段有有特特殊殊结构构的的DNA片片段段，位位于于基基因因的的尾尾端端。作作用用是是使使转录过程程停停止。止。(3)起始密起始密码子和子和终止密止密码子位于子位于mRNA上，分上，分别控制翻控制翻译过程的启程的启动和和终止。止。(4)标记基基因因：一一般般为抗抗生生素素抗抗性性基基因因或或荧光光基基因因等等，其其作作用用是是鉴别受受体体细胞胞中中是是否含有目的基因否含有目的基因(目的基因是否目的基因是否导入成功入成功)，从而将含目的基因的，从而将含目的基因的细胞胞筛选出来。出来。易错点易错点3切取目的基因与切取载体时并非切取目的基因与切取载体时并非“只能只能”使用使用“同一种酶同一种酶”点点拨拨(1)在在获取取目目的的基基因因和和切切割割载体体时通通常常用用同同种种限限制制酶，以以获得得相相同同的的黏黏性性末末端端。但但如如果果用用两两种种不不同同限限制制酶切切割割后后形形成成的的黏黏性性末末端端相相同同时，在在DNA连接接酶的的作作用下目的基因与用下目的基因与载体也可以体也可以连接起来。接起来。(2)为了了防防止止载体体或或目目的的基基因因的的黏黏性性末末端端自自己己连接接即即所所谓“环化化”，可可用用不不同同的的限限制制酶分分别处理理目目的的基基因因和和载体体，使使目目的的基基因因两两侧及及载体体上上具具有有两两个个不不同同的的黏黏性性末末端。端。易错点易错点4基因工程并非可导致产生基因工程并非可导致产生“新基因新基因”或或“新蛋白质新蛋白质”点拨点拨基因工程的基因工程的实质是是“基因重基因重组”，它是将外源基因，它是将外源基因导入受体入受体细胞，使胞，使该基基因在受体因在受体细胞中表达胞中表达由于由于“外源基因外源基因”是自然界已存在的是自然界已存在的“现成成”基因，故基因，故基因工程并未基因工程并未产生新基因，由此目的基因表达生新基因，由此目的基因表达时也未也未产生新蛋白生新蛋白质，基因工程只，基因工程只不不过是是让受体受体细胞胞(或生物或生物)“实现了外源基因的表达了外源基因的表达”。下下表表中中列列出出了了几几种种限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶识识别别序序列列及及其其切切割割位位点点，图图1、图图2中中箭箭头头表表示示相相关限制性核酸内切酶的酶切位点。请回答下列问题：关限制性核酸内切酶的酶切位点。请回答下列问题：规范答题规范答题(1)一个图一个图1所示的质粒分子经所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有几个游离的磷酸基团？切割前后，分别含有几个游离的磷酸基团？。(2)组组建建理理想想的的载载体体需需要要对对天天然然的的质质粒粒进进行行改改造造，人人工工改改造造质质粒粒时时，要要使使目目的的基基因因能能成成功功表表达达，还还应应插插入入。若若对对图图中中质质粒粒进进行行改改造造，插插入入的的Sma酶酶切切位位点点越越多多，质质粒的热稳定性越低还是越高？粒的热稳定性越低还是越高？_。(3)用图中的质粒和外源用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，能否使用构建重组质粒，能否使用Sma切割？为什么？切割？为什么？_。(4)构构建建重重组组质质粒粒时时能能否否使使用用BamH和和Hind 两两种种限限制制酶酶同同时时处处理理质质粒粒、外外源源DNA？，理由是，理由是_。(5)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。答卷采样答卷采样错因分析错因分析考虑问题不全面，没有认真分析题中的图示质粒。考虑问题不全面，没有认真分析题中的图示质粒。正确答案是：正确答案是：_。思维定势，理解错误，误认为构建重组质粒时只能使用同一种思维定势，理解错误，误认为构建重组质粒时只能使用同一种限制酶切割。限制酶切割。正确答案是：正确答案是：_。启动子和终止子启动子和终止子能，可以阻止质粒和含目的基因的外源能，可以阻止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化片段自身环化