(浙江选考)高考生物一轮总复习 第十单元 现代生物科技专题 第33讲 基因工程课件-人教版高三全册生物课件.ppt
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1、第33讲基因工程第十单元 现代生物科技专题考试标准加试考试标准加试1.工具酶的发现和基因工程的诞生a3.基因工程的应用a2.基因工程的原理和技术b4.活动:提出生活中的疑难问题,设计用基因工程技术解决的方案c考点一基因工程的含义及操作工具考点二基因工程的基本操作步骤、应用及相关的设计方案模拟演练课时训练内容索引基因工程的含义及操作工具考点一1.基因工程的含义基因工程的含义(1)概念:把一种生物的(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另一种生物的细胞中去,并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中。(2)核心:构建。(3)理论基础:是生物遗传物质的发现,DNA双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的
2、认定。知识梳理遗传物质表达重组DNA分子DNA2.基因工程的基本工具基因工程的基本工具特定的核苷酸序列磷酸二酯键粘性末端质粒1.已知限制性核酸内切酶EcoR和Sma识别的碱基序列和酶切位点分别为GAATTC和CCCGGG,两种限制性核酸内切酶切割DNA后产生的末端如下:思考讨论思考讨论EcoR限制性核酸内切酶和Sma限制性核酸内切酶识别的不同,切割位点(填“相同”或“不同”),说明限制性核酸内切酶具有。碱基序列不同专一性(1)是;是;二者的作用部位都是。(2)限制性核酸内切酶不切割自身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。2.观察下图所示过程,回答需要的工具酶及相关
3、问题:限制性核酸内切酶DNA连接酶磷酸二酯键3.载体须具备的条件及其作用(连线)4.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下列中的哪一个?提示提提示示由图可知,质粒上无标记基因,不适合作为载体;质粒和的标记基因上都有限制性核酸内切酶的识别位点。只有质粒上有标记基因,且Mun的切割位点不在标记基因上。题型基因工程的操作工具题型基因工程的操作工具1.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,下面选
4、项中能依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用顺序的是A.B.C.D.解题探究解析答案2.(2017常州模拟)若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙),限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl(AGATCT)、EcoR(GAATTC)和Sau3A(GATC)。下列分析合理的是A.用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体B.用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体C.用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体D.用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体解析答案前挂后连前挂后连几种易混淆酶的比较几种易混淆酶的比较名称功
5、能应用限制性核酸内切酶特异性地切断DNA链中的磷酸二酯键重组DNA技术和基因诊断DNA连接酶连接DNA片段之间的磷酸二酯键基因工程DNA聚合酶连接DNA片段与单个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键DNA复制RNA聚合酶连接RNA片段与单个核糖核苷酸之间的磷酸二酯键RNA复制和转录逆转录酶作用于磷酸二酯键以RNA为模板获得DNA解旋酶使碱基对之间的氢键断裂DNA复制DNA水解酶使DNA分子所有磷酸二酯键断裂水解DNA基因工程的基本操作步骤、应用及相关的设计方案考点二1.基因工程的基本操作步骤基因工程的基本操作步骤(1)获得目的基因目的基因序列已知:化学合成或;目的基因序列未知:从基因文库中获取。(2)形
6、成重组DNA分子(基因工程的核心):通常用分别切割和DNA,然后用将目的基因和载体DNA连接在一起,形成重组DNA分子。知识梳理相同的限制性核酸内切酶PCR扩增目的基因载体DNA连接酶(3)将重组DNA分子导入受体细胞常用的受体细胞:大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。导入方法:用处理大肠杆菌,可以增加大肠杆菌的通透性,使重组质粒容易进入。(4)筛选含有目的基因的受体细胞筛选原因:并不是所有的细胞都接纳了,因此,需筛选含_的受体细胞。筛选方法:用含的培养基培养受体细胞,选择含的受体细胞。(5)目的基因的表达目的基因在中表达,产生人们需要的功能物质。细胞壁氯化钙重组DNA分子目的抗生素宿主
7、细胞重组质粒基因应用领域优点基因工程与遗传育种转基因植物所需时间,克服了远缘亲本难以的缺陷转基因动物指转入了外源基因的动物。优点是省时、省力,并能取得一定的经济效益基因工程与疾病治疗基因工程药物主要有胰岛素、干扰素和乙型肝炎疫苗等基因治疗向目标细胞中引入功能的基因,以纠正或补偿基因的缺陷,达到治疗的目的基因工程与生态环境保护开发可降解的新型塑料;改造分解石油的细菌,提高其分解石油的能力等短亲合正常2.基因工程的应用基因工程的应用1.重组DNA分子的组成及各部分的作用(连线)思考讨论思考讨论2.据图选择相关的限制性核酸内切酶基因工程中,需使用特定的限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛
8、选。已知限制性核酸内切酶的识别序列和切割位点是GGATCC;限制性核酸内切酶的识别序列和切割位点是GATC。限制性核酸内切酶请据图分析:切割目的基因应选择,切割质粒应选择。限制性核酸内切酶3.完成下列填充(1)原核生物作为受体细胞的优点:、多为单细胞、遗传物质相对较少。(2)转化的实质是把整合到受体细胞中。繁殖快目的基因基因组4.补充目的基因检测与鉴定的方法示意图DNA分子杂交是否出现杂交带抗原-抗体杂交5.如图为抗虫棉的培育过程,请据图回答下列问题:(1)该基因工程中的目的基因和载体分别是什么?一般情况下,为什么要用同一种限制性核酸内切酶处理目的基因和载体?提提示示目的基因是Bt毒蛋白基因,
9、载体是Ti质粒。用同一种限制性核酸内切酶处理目的基因和载体,可以获得相同的粘性末端,便于形成重组DNA分子。(2)该实例中,检测目的基因是否表达的常见方法是什么?提示提示用棉叶饲喂棉铃虫。提示题型一基因工程的操作程序题型一基因工程的操作程序1.(2017北京,5)为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。解题探究下列操作与实验目的不符的是A.用限制性核酸内切酶EcoR和连接酶构建重组质粒B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入细胞C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞D.用分子杂交技术检测C基因是否
10、整合到菊花染色体上解析答案2.(2017诸暨中学统考)科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组,并在大肠杆菌中成功表达。下图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程。请据图回答下列问题:答案(1)步骤和中常用的工具酶是_和_。解析解解析析步骤和是将目的基因和质粒用同种限制性核酸内切酶进行切割,得到相同的粘性末端,然后用DNA连接酶将二者连接起来,形成重组质粒。限制性核酸内切酶DNA连接酶答案解析(2)经过和步骤后,有些质粒上的_基因内插入了外源目的基因,形成重组质粒。解解析析质粒上有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因,根据步骤和构建的重组质粒的图像可知,部分质粒的氨苄青霉素抗性基因
11、中插入了目的基因。氨苄青霉素抗性答案(3)步骤是_的过程。为了促进该过程,应该用_处理大肠杆菌。将重组质粒导入大肠杆菌解析解解析析据题图可知,步骤是将重组质粒导入受体细胞大肠杆菌中;氯化钙处理可增加大肠杆菌细胞壁的通透性,增强其对重组质粒的吸收能力。氯化钙答案(4)步骤是将三角瓶内的大肠杆菌接种到含有四环素的培养基A上培养,目的是筛选_。能在A中生长的大肠杆菌有_种。含四环素抗性基因的大肠杆菌解析解解析析由于质粒上具有四环素抗性基因,且未被目的基因插入,因此,凡是导入质粒的大肠杆菌均对四环素具有抗性,可以存活,没有导入质粒的不能存活,于是可以筛选出含四环素抗性基因的大肠杆菌;能够在A上生长的大
12、肠杆菌有2种,分别是导入空白质粒的大肠杆菌和导入重组质粒的大肠杆菌。2答案(5)步骤是用无菌牙签挑取A上的单个菌落,分别接种到B(含氨苄青霉素和四环素)和C(含四环素)两个培养基的相同位置上。一段时间后,菌落的生长状况如上图所示。含有目的基因的菌落位于(填“B”或“C”)_上,请在图中相应位置上圈出来。答案答案C如下图所示解析题后反思题后反思基因工程操作中的基因工程操作中的6个易错点个易错点(1)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。(2)基因工程操作过程中只有第三步(将重组DNA分子导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。第
13、一步存在逆转录法获得DNA,第二步存在粘性末端连接现象,第四步检测存在分子水平杂交方法。(3)原核生物作为受体细胞的优点:繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。(4)一般情况下,用同一种限制性核酸内切酶切割质粒和含有目的基因的片段,但有时可用两种限制性核酸内切酶分别切割质粒和目的基因,这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。(5)目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程,称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。(6)不熟悉标记基因的种类和作用:标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞,常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带
14、颜色的物质)等。题型二基因工程的原理和应用题型二基因工程的原理和应用3.(2017河西区一模)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是A.、的操作中使用了限制性核酸内切酶和DNA聚合酶B.过程利用了膜的结构特性,显微镜下观察细胞的Ti质粒是筛选标志之一C.应用DNA探针技术,可检测细胞中目的基因是否表达D.一般情况下只要表现出抗虫性状,就表明植株发生了可遗传变异解析答案4.下列关于基因工程应用的叙述,正确的是A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒D.利用基因工程生产乙肝疫苗时,目的基因存在于人体
15、B淋巴细胞的DNA中解析答案归纳提升归纳提升基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗(1)基因诊断方法:DNA分子杂交法(即DNA探针法),该方法是根据碱基互补配对原则,把互补的双链DNA解开,把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记,之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交,从而检出所要查明的DNA或基因。步骤:抽取病人的组织或体液作为化验样品;将样品中的DNA分离出来;用化学法或热处理法使样品DNA解旋;将事先制作好的DNA探针引入化验样品中,这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补链,并与之结合(杂交)在一起,找不到互补链的DNA探针,则可以被洗脱。这样通过对
16、遗留在样品中的标记过的DNA探针进行基因分析,就能检出病人所得的病。(2)基因治疗原理:利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷,即把正常基因导入患者体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的,而原有缺陷基因一般不作处理。方法:有体外基因治疗和体内基因治疗,体外基因治疗方法疗效好。如重度免疫缺陷症的体外基因治疗方法:体内基因治疗:用基因工程的方法,直接向人体组织细胞中转移基因。(1)为获取更多的卵(母)细胞,要对供体母羊注射_,使其超数排卵。采集的精子需要经过_,才具备受精能力。答案题型三设计用基因工程技术解决的方案题型三设计用基因工程技术解决的方案5.(2017舟山中学高三期中)人组织
17、纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白,可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下:促性腺激素解析获能处理(2)在htPA基因与质粒构建重组DNA分子的过程中,下列哪项是必需的A.限制性核酸内切酶和DNA连接酶B.DNA连接酶和DNA聚合酶C.DNA聚合酶和逆转录酶D.限制性核酸内切酶和DNA聚合酶解析解解析析在htPA基因与质粒构建重组DNA分子的过程中,需要用到的工具酶为限制性核酸内切酶和DNA连接酶。答案答案(3)转基因羊的培育过程中,常用受精卵作为外源基因的受体细胞,主要原因是_。为了获得母羊,胚胎移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个
18、转基因个体,这些个体的基因型_。受精卵的全能性易于表达解析解解析析转基因羊的培育过程中,常用受精卵作为外源基因的受体细胞,主要原因是受精卵的全能性易于表达。为了获得母羊,胚胎移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体,这些个体的基因型相同。性别鉴定相同答案(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到_,说明目的基因成功表达。htPA(或人组织纤溶酶原激活物)解析解解析析若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到htPA(或人组织纤溶酶原激活物),说明目的基因成功表达。模拟演练1234答案1.(2017台州模拟)下列关于基因工程的叙述,错误的是A.目的
19、基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素无生物活性D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达解析5答案解析2.(2017浙江模拟)科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中,经培育获得一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中,在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是A.选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性B.采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达C.人的生长激素基因能在
20、小鼠细胞内表达,说明遗传密码在不同种生物中可以通用D.将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆),可以获得多个具有外源基因的后代123453.苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。图1是转Bt毒素蛋白基因植物的重组DNA形成过程示意图;图2是毒素蛋白基因进入植物细胞后发生的两种生物大分子合成的过程,据图回答下列问题:12345答案(1)将 图 1的 DNA用 Hind、BamH完全酶切后,反应管中有_种DNA片段。过程需要用到_酶。1234解析解解析析由于图1中的DNA上有Hind和BamH的3个识别位点,所以用这两种酶完全酶切后,形成4种DNA片段。4DNA连接5答案解析(2)假设图1中
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