(浙江选考)高考生物总复习 第10单元 现代生物科技专题 第36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36讲基因工程第十单元现代生物科技专题1.工具酶的发现和基因工程的诞生加试(a)。2.基因工程的原理和技术加试(b)。3.基因工程的应用加试(a)。4.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加试(c)。考纲要求内容索引考点一基因工程的诞生、操作工具考点二基因工程的操作步骤、应用及相关的设计方案课时训练做模拟练预测考点一基因工程的诞生、操作工具知识梳理答案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)移到另外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 。遗传物质重组DNA分子表达2.基因工程的基
2、本工具基因工程的基本工具答案特定的核苷酸序列磷酸二酯键粘性末端质粒思考诊断答案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。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 (相同/不同),说明限制性核酸内切酶具有 。碱基序列不同专一性2.观察下图所示过程,回答需要的工具酶及相关问题:答案(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。限制性核酸内切酶DNA连接酶磷酸二酯键3.载体须具备
3、的条件及其作用(连线)答案4.限制性核酸内切酶Mun I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?答案题型一基因工程的原理、操作工具题型一基因工程的原理、操作工具1.下列关于载体的叙述中,错误的是()A.载体与目的基因结合后,实质上就是一个重组DNA分子B.对某种限制性核酸内切酶而言,载体最好只有一个切点,但还要有其他 多种酶的切点C.目前常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒D.载体具有某些标记基因,便于对
4、其进行切割解题探究解析1232.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()123A.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噬菌体载体解析解解析析解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向,只有用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体,构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的
5、基因上的移动方向才一定与图丙相同。123几种易混淆酶的比较前挂后连前挂后连 名称功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123RNA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DNADNA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DNA123题型二基因工程的技术题型二基因工程的技术3.大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的载体。
6、某限制性核酸内切酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中,如果没有插入外源基因,LacZ基因便可表达出半乳糖苷酶。当培养基中含有IPTG和Xgal时,Xgal便会被半乳糖苷酶水解成蓝色,大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之,则形成白色菌落。下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。请分析并回答问题。123(1)对已获得的目的基因可利用_技术进行扩增。(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中,需要DNA连接酶恢复_键。(3)将试管中的物质和大肠杆菌共同置于试管的目的是_;大肠杆菌需事先用Ca2进行处理,目的是_。PCR磷酸二酯进行转化使大肠杆菌细胞处于感受态(4)将试管中的菌液接种于选择培养基上,
7、培养基中加入氨苄青霉素的作用是筛选出_。导入pUC18质粒的大肠杆菌答案123(5)若观察到培养基上出现_色菌落,则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因,则不利于重组质粒的筛选,原因是_白无论大肠杆菌中是否导入重组质粒,均会呈现蓝色菌落答案返回123考点二基因工程的操作步骤、应用及相关的设计方案知识梳理答案1.基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤(1)获得目的基因获取目的基因序列已知:化学合成或 ;基因序列未知:从基因文库中获取。(2)形成重组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
8、DNA分子。PCR扩增相同的限制性核酸内切酶目的基因载体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。答案氯化钙细胞壁重组DNA分子目的基因抗生素重组质粒宿主细胞2.基因工程的应用基因工程的应用(1)基因工程与遗传育种转基因植物答案培育优点转基因动
9、物所需时间较短克服 的缺陷含义:转入了 的动物。培育优点:省时、省力。远缘亲本难以杂交外源基因(2)基因工程与疾病治疗基因工程药物:如通过 生产胰岛素治疗糖尿病,通过酵母菌生产乙肝疫苗等。基因治疗指的是向目标细胞中引入正常功能的基因,以 基因的缺陷,达到治疗的目的。(3)基因工程与生态环境保护利用转基因植物生产聚羟基烷酯,用于合成 的新型塑料。改造分解石油的细菌,提高其分解石油的能力。利用转基因微生物吸收环境中的 ,降解有毒化合物和处理工业废水。答案大肠杆菌纠正或补偿可降解重金属思考诊断答案1.基因表达载体的组成及各部分的作用(连线)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
10、制性核酸内切酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制性核酸内切酶的识别序列和切点是GGATCC;限制性核酸内切酶的识别序列和切点是GATC。答案请据图分析: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。答案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答案DNA分子杂交抗原抗体杂交是否出现杂交带5.如图为抗虫棉的培育过程,请据图回答下列问题:答案(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
11、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,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)该实例中为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上?答案提提示示由于Ti质粒上的TDNA可转移到受体细胞且能整合到受体细胞的染色体DNA上,而目的基因又插入到了TDNA上,所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体DNA上。(3)该实例中,检测目的基因是否表达常见的方法是什么?提示提示用棉叶饲喂棉铃虫。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.下面为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图,据图回答下列问题:解题探究(1)a代表的
12、物质和质粒的化学本质都是_,二者还具有其他共同点,如_,_(写出两条即可)。DNA能够自主复制具有遗传特性解解析析a代表的物质是拟核DNA分子,质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核之外的小型环状DNA分子,两者都能自主复制,并蕴含遗传信息。解析答案123(2)若质粒DNA分子的切割末端为 ,则与之连接的目的基因切割末端应为_;可使用_把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为_,其作用是_。DNA连接酶标记基因供重组DNA的鉴定和选择解解析析质粒DNA分子的切割末端能够与目的基因切割末端发生碱基互补配对,可使用DNA连接酶将它们连接在一起。解解析析质粒DNA分
13、子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因,便于对重组DNA进行鉴定和筛选。解析答案123(4)下列常在基因工程中用作载体的是()A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因B.土壤农杆菌环状RNA分子C.大肠杆菌的质粒D.动物细胞的染色体解析1232.(2015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。请据图回答问题:解析(1)步骤和中常用的工具酶是_和_。限制性核酸内切酶DNA连接酶答案123(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。氨苄青霉素抗性解解析析质粒上有氨苄青霉素抗性基因和
14、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中插入了目的基因。解析答案123(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氯化钙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的过程;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。解析答案123(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。解析含四环素抗性基因的大肠杆菌2答案123(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
15、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。C123答案答案 如下图所示解析答案题型二设计用基因工程技术解决的方案题型二设计用基因工程技术解决的方案3.(2015浙江名校联考)我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了大米的营养品质。下图为培育转基因水稻的过程示意图,请据图回答:123(1)上述过程中,铁结合蛋白基因为_,获取该基因后常用_技术进行扩增。解解析析本题中培育转基因水稻的目的是获得铁含量比普通大米高60%的转基因大米,因此目的基
16、因为铁结合蛋白基因;要大量获得目的基因,一般采用PCR技术进行扩增。目的基因PCR解析答案123(2)构建重组Ti质粒时,通常要用同种限制性核酸内切酶分别切割_和_。将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用_处理农杆菌,使重组Ti质粒易于导入农杆菌。解解析析构建重组Ti质粒时,要用同种限制性核酸内切酶切割含目的基因的DNA片段和Ti质粒,使二者产生相同的粘性末端,从而便于拼接;CaCl2处理农杆菌可以增大其细胞壁的通透性,从而利于重组Ti质粒导入。含目的基因的DNA片段Ti质粒CaCl2解析答案123(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时,通过培养基2的筛选培养,可以获得成功导入目
17、的基因的受体细胞,该筛选过程是通过在培养基2中加入_实现的。解解析析重组Ti质粒含有抗生素抗性基因,导入重组Ti质粒的愈伤组织细胞在含有抗生素的培养基上可以存活,而未导入的则无法存活,故可加入抗生素来筛选成功导入的受体细胞。抗生素解析答案(4)检测转基因水稻的培育是否成功,需要检测转基因水稻_。解析解析转基因的目的是提高大米中铁含量,因此可通过检测转基因水稻种子中铁的含量来判断转基因水稻的培育是否成功。种子中铁含量返回123做模拟练预测1.(2015台州中学统考)下列关于基因工程的叙述,错误的是()A.目的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
18、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12342.1997年,科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组,并且在大肠杆菌中表达成功。请据图回答:解析(1)首先根据胰岛素的氨基酸序列,推测出原胰岛素mRNA上的碱基序列,再根据碱基互补配对原则,用人工方法合成DNA,通过这一过程获得了_基因。目的答案1234(2)图中表示从大肠杆菌的细胞中提取_。(3)图中表示的是_的过程,图中表示的是_。(4)过程表示_。质粒形成重组DNA分子重组DNA分子将重组DNA分子导入受体细胞解解析析图中过程
19、为从大肠杆菌的细胞中提取质粒的过程,过程为重组质粒的过程,须用限制性核酸内切酶切割。解解析析图中表示的是形成重组DNA分子的过程,图中表示重组DNA(重组质粒)分子。解析解析过程表示将重组DNA分子导入受体细胞。解析答案1234(5)若用两种识别切割序列完全不同的限制性核酸内切酶E和F从基因组DNA上切下目的基因,并将之取代质粒pZHZ1(3.7 kb,1 kb1 000对碱基)上相应的EF区域(0.2 kb),操作过程见下图,那么所形成的重组质粒pZHZ2_。解析A.既能被E也能被F切开B.能被E但不能被F切开C.既不能被E也不能被F切开D.能被F但不能被E切开12343.(2016浙江4月
20、选考)兔肝细胞中的基因E编码代谢甲醛的酶,拟利用基因工程技术将基因E转入矮牵牛中,以提高矮牵牛对甲醛的代谢能力。请回答下列问题:(1)从兔肝细胞中提取mRNA,在_酶的作用下形成互补的DNA,然后以此DNA为模板扩增得到基因E。在相关酶的作用下,将基因E与Ti质粒连接在一起,形成_,再导入用氯化钙处理的_,逆转录重组DNA分子农杆菌1234答案侵染矮牵牛叶片。将被侵染的叶片除菌后进行培养,最终得到转基因矮牵牛。其中培养过程正确的是_。A.叶片在含合适浓度生长素的培养基上分化形成愈伤组织B.愈伤组织在含细胞分裂素和生长素配比较高的培养基上形成芽C.再生的芽在细胞分裂素含量高的培养基上生根D.愈伤
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