2019届高三一轮复习《基因工程》ppt课件.ppt

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1、选修选修3现代生物科技专题现代生物科技专题第第1讲基因工程讲基因工程高考总复习 生物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

2、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、目标和操作流程高考总复习 生物一、基因工程的概念一、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生物体外DNA分子分子拼接拼接导入导入基因产物基因产物定向改造定向改造基因重组基因重组DNA重组重组高考总复习 生物二、二、DNA重组

3、技术的基本工具重组技术的基本工具黏性末端黏性末端原核生物原核生物磷酸二酯键磷酸二酯键高考总复习 生物高考总复习 生物磷酸二酯键磷酸二酯键平末端平末端黏性末端黏性末端高考总复习 生物1限制酶与限制酶与DNA连接酶的关系连接酶的关系(1)限制酶和限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制酶不切割自身限制酶不切割自身DNA的原因：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。修饰。高考总复习 生物2与与DNA分子相关的几种酶比较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

4、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的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开的磷酸二酯键断开将双链将双链DNA片段片段“缝合缝合”起来，恢起来，恢复被限制酶切开的复被限制酶切开的两个核苷酸之间的两个核苷酸之间的磷酸二酯键

5、磷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分分子子高考总复习 生物自我复制自我复制目的基因目的基因质粒质粒高考总复习 生物选择限制酶选择限制酶 的注意事项的注意事项(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，至少要保留所

6、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。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。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，如图甲可选择用的基因和质粒，如图甲可选择用Pst和和EcoR两种限制酶两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种但要确保质粒上也有这两种限制酶的切点限制酶的切点)。高考总复习 生物1思考判断思考判断(1)DNA连接酶可把目的基因与载

7、体的黏性末端的碱基黏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，又可以连接黏性连接酶既可以连接平末端，又可以连接黏性末端。末端。()(3)Taq酶是用酶是用PCR仪对仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐分子扩增过程中常用的一种耐高温的高温的DNA连接酶。连接酶。()三、三、练习练习高考总复习 生物2下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是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用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有基

8、因时，被水解的磷酸二酯键有2个个B限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的中出现的几率就越大几率就越大CCATG和和GGATCC序列被限制酶切出的黏性末端碱序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同基数不同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，才能形成重组质粒粒，才能形成重组质粒B高考总复习 生物3(2017年广东对口升学模拟年广东对口升学模拟)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶Mun和限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶EcoR的识别序列及切割位点分别是的识别序列及切割位点分别

9、是CAATTG和和GAATTC。如图表示四。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高考总复习 生物4、大肠杆菌及质粒载体的结构、大肠杆菌及质粒载体的结构 模式图，据图回答。模式图，据图回答。能够自我复制能够自我复制 具有遗传特性具有遗传特性 DNADNA连接酶连接酶 标记基因标记基因 供重组供重组DNA的鉴定和选择的鉴定和选择 能够自我复制能够自我复制 具有

10、遗传特性具有遗传特性 能够自我复制能够自我复制 具有遗传特性具有遗传特性 能够自我复制能够自我复制 具有遗传特性具有遗传特性 高考总复习 生物编码蛋白质编码蛋白质基因文库基因文库mRNA反转录反转录DNA合成仪合成仪PCR 高考总复习 生物2基因表达载体的构建基因表达载体的构建基因工程的核心基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受体细胞中目的：使目的基因在受体细胞中_，并且可以，并且可以_，同时使目的基因能够表达和发挥作用。，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基因表达载体的组成稳定存在稳定存在遗传给下一代遗传给下一代 RNA聚合酶聚合酶转录转录转录转录目的基因目的基因高

11、考总复习 生物基因工程中的基因工程中的3个易错点个易错点(1)基因表达载体基因表达载体载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。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。的基因插入到启动子内部，启动子将失去其功能。(3)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：启动子和终止子位终止密码子：启动子和终

12、止子位于于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密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。上，分别控制翻译过程的启动和终止。高考总复习 生物(3)构建过程构建过程同种限制酶同种限制酶DNA连接连接高考总复习 生物3将目的基因导入受体细胞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

13、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将含有目的基因的表达载体提纯达载体提纯取卵取卵(受受精卵精卵)显微注射显微注射受受精卵发育精卵发育获得具有获得具有新性状的动物新性状的动物Ca2处理细胞处理细胞感受感受态细胞态细胞重组表达载重组表达载体与感受态细胞混合体与感受态细胞混合感受态细胞吸收感受态细胞吸收DNA分子分子农杆菌转化法农杆菌转化法显微注射法显微注射法Ca2处理法处理法 受精卵受精卵 高考总复习 生物4目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定DNA分子杂交分子杂交分子杂交分子杂交抗原抗原抗体杂交抗体杂交抗性实验抗性实验杂交带杂交带抗性抗性抗

14、虫、抗病抗虫、抗病接种实验接种实验是否抗虫是否抗虫是否抗病是否抗病分子水平检测个体水平检测高考总复习 生物1思考判断思考判断 (1)基因表达载体中含有启动子和终止密码。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。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“抗冻西抗冻西红柿红柿”，在，在“目的基因

15、的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定”环节，不需要进行的是环节，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，检测利用分子探针，检测“抗冻西红柿抗冻西红柿”的的DNA上是否插入了抗冻蛋白上是否插入了抗冻蛋白 基因基因C利用相应的抗体，检测利用相应的抗体，检测“抗冻西红柿抗冻西红柿”细胞中是否形成抗冻蛋白质细胞中是否形成抗冻蛋白质D进行抗寒栽培实验，检测进行抗寒栽培实验，检测“抗冻西红柿抗冻西红柿”是否能在寒冷环境中生存是否能在寒冷环境中生存A高考总复习 生物C高考总复习 生物3(2016年福建普高

16、毕业班质检年福建普高毕业班质检)为探究为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性，基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用科研人员利用SHH基因的非模板链转录合成的基因的非模板链转录合成的RNA作为探针，进行分子杂交实作为探针，进行分子杂交实验，以检测验，以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如图：基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如图：(Amp表示氨苄表示氨苄青霉素抗性基因；青霉素抗性基因；LacZ基因被基因被SHH基因插入后不表达基因插入后不表达) 考向预测考向预测1：考查基因工程的操作过程：考查基因工程的操作过程高考总复习 生物请回答：请回答：(1)重组载体中重组载体中SHH

17、基因转录合成基因转录合成RNA探针时，探针时，_(填填“需要需要”或或“不需不需要要”)启动子。启动子。(2)步骤步骤中，用中，用Ca2处理大肠杆菌，使之成为处理大肠杆菌，使之成为_细胞，然后导入重组载细胞，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死亡，原因是这些细菌不含有_基因。基因。(3)将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与_形成杂形成杂交带，进而判断交带，进而判断SHH基因的转录情况。基因的转录情况。需要感

18、受态Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性)SHH转录的mRNA高考总复习 生物4(2017年福建三明第一中学月考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，可以合成一种抗基因，可以合成一种抗TMV蛋白，叶片对蛋白，叶片对TMV具有抗感染性。烟草是重要的经济具有抗感染性。烟草是重要的经济作物，由于作物，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：的烟草，主要流程如图所示：高考总复习 生物(1)科学家首先从绞股蓝细胞中提取抗科学家首先从绞股

19、蓝细胞中提取抗TMV基因转录的基因转录的RNA，然后合成，然后合成目的基因。图中过程目的基因。图中过程表示表示_，获得的，获得的DNA必须在两侧添加必须在两侧添加_和和_。(2)过程过程构建重组构建重组Ti质粒时，必须使用质粒时，必须使用_和和_两种工具两种工具酶。酶。(3)由图分析，在过程由图分析，在过程构建的重组构建的重组Ti质粒上应该含有卡那霉素抗性基因质粒上应该含有卡那霉素抗性基因作为作为_，重组，重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是质粒导入烟草体细胞的方法是_。(4)在过程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

20、添加必须添加_，以保证受体细胞能培养成再生植株。，以保证受体细胞能培养成再生植株。(5)过程过程可采取可采取_的方法，检测植株是否合成了抗的方法，检测植株是否合成了抗TMV蛋白。在个体水平的鉴定过程中，可通过蛋白。在个体水平的鉴定过程中，可通过_的方法来的方法来确定植株是否具有抗性。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高考总复习 生物四、基因工程的应用四、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_转基转基因植物，利用转

21、基因技术改良植物的品质因植物，利用转基因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，用转基因动物作物生产药物，用转基因动物作_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，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从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗抗逆抗逆器官移植器官移植高考总复习 生物五、蛋白质工程五、蛋白质工程1概念理解概念理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。基础：蛋白质分子的结构规

22、律及其与生物功能的关系。(2)操作：操作：_或基因合成。或基因合成。(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出结果：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，对目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对_进行进行分子设计。分子设计。2蛋白质工程的设计流程蛋白质工程的设计流程基因修饰基因修饰新的蛋白质新的蛋白质蛋白质结构蛋白质结构功能功能蛋蛋白质结构白质结构氨氨 基酸序列基酸序列脱氧核脱氧核 苷酸序列苷酸序列高考总复习 生物3蛋白质工程与基因工程的关系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

23、计预期设计预期的蛋白质结构的蛋白质结构推测应有的推测应有的氨基酸序列氨基酸序列找到相对应的找到相对应的脱氧核苷酸序列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构建基因表达载体体将目的基因导入受体细胞将目的基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定向改造或生产人类所需的蛋白质蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获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得人类所需的生物类型或生物产品品结果结果 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

24、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、 改造改造高考总复习 生物1蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是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 质质C蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现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蛋白

25、质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工 程程B高考总复习 生物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？过对基因的操作来实现？ ， 原因是原因是_。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。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。改造过的基因能够遗传，且改造基因易于造作。高考总复习 生物来源、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