（新课标）高考生物一轮复习 专题25 基因工程课件-人教版高三全册生物课件.ppt

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1、第九单元现代生物科技专题专题25基因工程高考生物高考生物考点一考点一基因工程的原理和技术基因工程的原理和技术知识清单知识清单 一一基因工程的概念基因工程的概念1.概念概念:按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。2.优点优点(1)与杂交育种相比:克服了远缘杂交不亲和的障碍。(2)与诱变育种相比:可定向改造生物的遗传性状。二二基因工程的工具基因工程的工具1.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(简称限制酶简称限制酶)(1)来源:主要从原核生物中分离纯化出来。(2)特点:能够识别双链DNA分子的某种特

2、定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。(3)结果:产生黏性末端或平末端。2.DNA连接酶连接酶(1)作用:连接双链DNA片段,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)种类3.载体载体(1)条件:能在受体细胞中复制并稳定保存;具有一至多个限制酶切点;具有标记基因。(2)种类三三基因工程的操作程序基因工程的操作程序1.获取目的基因获取目的基因(1)目的基因:主要指编码蛋白质的基因。(2)方法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(3)构建过程3.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定

3、目的基因的检测与鉴定1.基因组文库与部分基因文库不同基因组文库与部分基因文库不同 2.与与DNA有关的四种酶的辨析有关的四种酶的辨析3.限制酶选择时的两种特例限制酶选择时的两种特例(1)限制酶具有特异性,一般情况下,不同限制酶形成的黏性(或平)末端不同。但也有不同限制酶处理后形成的黏性(或平)末端相同,可以用DNA连接酶进行连接。如:GGATCC和GATC识别的序列不同,但处理后的末端相同。(2)为了避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,也可使用相同的两种限制酶(如下图用BamH和Hind)分别切割目的基因和质粒,形成分别对应的相同黏性末端进行连接。4.PCR技术与体内技术与体内DNA复制的

4、比较复制的比较例例1(2016课标全国,40,15分)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点,图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接,理由是。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有,不能表达的原因是。(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有和,其中既能连

5、接黏性末端又能连接平末端的是。解析解析(1)分析图(a)可知,限制酶Sau3A与BamH切割DNA后形成的黏性末端相同,故经这两种酶切割得到的产物可以用DNA连接酶进行连接。(2)构建基因表达载体时,为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达,目的基因应插入在启动子和终止子之间,据此可判断甲、丙均不符合要求,目的基因均不能被转录。(3)常见的DNA连接酶有Ecol-iDNA连接酶和T4DNA连接酶,其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案答案(1)Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(每空2分,共4分)(2)甲和丙(2分)甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的基因插入

6、在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录(3分,其他合理答案可酌情给分)(3)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶(每空2分,共6分,其他合理答案可酌情给分)考点二考点二基因工程的应用和发展基因工程的应用和发展 一一动物基因工程与植物基因工程动物基因工程与植物基因工程1.动物基因工程动物基因工程:用于提高动物生长速度从而提高产品产量;用于改善畜产品品质;用转基因动物生产药物;用转基因动物作器官移植的供体等。2.植物基因工程植物基因工程:培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物;利用转基因改良植物的品质。二二基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗1.基因诊断基因诊断:

7、又称为DNA诊断,是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。2.基因治疗基因治疗(1)概念:把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。(2)成果:将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中,使淋巴细胞能产生腺苷酸脱氨酶,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。3.类型类型三三蛋白质工程蛋白质工程1.蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念2.基本流程基本流程1.抗虫棉的培育抗虫棉的培育(1)目的基因:Bt毒蛋白基因(2)抗虫原理:Bt毒蛋白水解成的多肽与肠上皮细胞受体结合,会导致细胞膜穿孔,细胞肿胀裂解,最后造成害虫死亡。注:

8、Bt毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌。(3)受体细胞(4)方法:花粉管通道法(也可用农杆菌转化法或基因枪法)2.动物反应器动物反应器(1)外源基因:药用蛋白基因(2)表达条件:药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子等(3)受体生物牛、羊等(4)方法:显微注射法(5)种类:乳腺反应器和膀胱反应器。前者受动物性别(只能是雌性)和年龄(哺乳期)限制,优点是不用提取直接服用;后者需提取后服用,但不受动物性别和年龄的限制。3.蛋白质工程与基因工程的比较蛋白质工程与基因工程的比较项目蛋白质工程基因工程实质定向改造或生产人类所需蛋白质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(基因的异体表达)结果生

9、产自然界中没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质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造或制造新的蛋白质,必须通过基因修饰或基因合成实现例例2(2015课标全国,40,15分)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的进行改造。(2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰基因或合成基因。所获得的基因表达

10、时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过和,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。解析解析(1)蛋白质的功能与结构相关,若要改变蛋白质的功能,需要对其结构进行改造。(2)确定目的基因的碱基序列后,可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因。中心法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列。获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。答案答案(1)氨基酸序列(或结构)(1分,其他合理答案也给分)(2)PP1(每空2分,共4分)DNA和RNA(或遗传物质)(2分)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3分)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列(每空2分,共4分)功能(1分)