高中三年級生物選修3復(fù)習(xí)課件.ppt

綜合分析近幾年各地高考理綜試題生物部分 本專題有以下高考命題規(guī)律 1 命題內(nèi)容 基因工程的基本工具 基本操作程序 基因工程的應(yīng)用 2 命題形式 有選擇題和非選擇題兩種題型 3 命題思路 三種基本工具的作用及基因工程程序操作步驟是考試的熱點 本部分可結(jié)合必修內(nèi)容進(jìn)行考查 同時也容易和胚胎工程 細(xì)胞工程一起進(jìn)行綜合考查 4 命題趨勢 基因診斷 基因治療 基因產(chǎn)品是生命研究的熱點和前沿之一 是社會關(guān)注的焦點和熱點 從如何獲取目的基因 到基因表達(dá)載體的構(gòu)建 及如何導(dǎo)入受體細(xì)胞 包括最后的檢測與鑒定 是基因工程的完整過程 也是命題點所在 根據(jù)近幾年高考命題特點和規(guī)律 本專題的復(fù)習(xí)備考策略如下 1 知識方面 掌握三種工具的作用特點和基本操作程序 了解基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的過程 2 能力方面 能夠?qū)⒈竟?jié)內(nèi)容同必修2和選修3的其他內(nèi)容綜合理解和聯(lián)系起來 一 基因工程基因工程又叫做DNA重組技術(shù) 是指按照人們的愿望 進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計 通過體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因等技術(shù) 賦予生物以新的遺傳特性 從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品 二 基因工程的基本工具1 分子手術(shù)刀 限制性核酸內(nèi)切酶 限制酶 1 功能 識別特定的核苷酸序列 切斷磷酸二酯鍵 2 結(jié)果 形成兩種末端 即黏性末端和平末端 2 分子縫合針 DNA連接酶 1 類型 E coliDNA連接酶 T4DNA連接酶 2 作用 連接兩個DNA片段的末端 形成磷酸二酯鍵 3 分子運輸車 載體 1 質(zhì)粒的本質(zhì) 小型環(huán)狀的DNA分子 2 具備條件 具有一至多個限制酶切割位點 具有標(biāo)記基因 在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 3 其他載體 最常用的載體是質(zhì)粒 其他載體有 噬菌體的衍生物 動植物病毒 三 基因工程的基本操作程序1 目的基因的獲取 1 從基因文庫中提取 基因文庫包括基因組文庫和部分基因文庫 2 利用化學(xué)方法直接人工合成 3 利用PCR技術(shù)擴增目的基因 2 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 一個基因表達(dá)載體的組成包括目的基因 啟動子 終止子 標(biāo)記基因 3 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 1 導(dǎo)入植物細(xì)胞最常用的方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 其次還有基因槍法和花粉管通道法等 2 導(dǎo)入動物細(xì)胞最常用的方法 顯微注射技術(shù) 3 導(dǎo)入微生物細(xì)胞常用方法 用感受態(tài)細(xì)胞法 用Ca2 處理 4 目的基因的檢測與鑒定 1 檢測DNA上是否插入了目的基因和目的基因是否轉(zhuǎn)錄 方法是采用分子雜交技術(shù) 2 檢測目的基因是否翻譯 方法是進(jìn)行抗原 抗體雜交 3 進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定 四 基因工程的應(yīng)用1 植物基因工程 1 抗蟲 抗病 抗逆轉(zhuǎn)基因植物 2 利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等 2 動物基因工程 1 提高動物生長速度 改善畜產(chǎn)品品質(zhì) 2 生產(chǎn)藥物 乳腺生物反應(yīng)器 3 基因治療 體內(nèi)基因治療和體外基因治療 五 蛋白質(zhì)工程1 目標(biāo) 根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求 對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計 2 過程 預(yù)期蛋白質(zhì)功能 設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測應(yīng)有的氨基酸序列 找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列 基因工程的理論基礎(chǔ) 1 基因拼接的理論基礎(chǔ) 1 DNA是主要的遺傳物質(zhì) 2 DNA的基本組成單位都是四種脫氧核糖核苷酸 3 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) 2 外源基因表達(dá)的理論基礎(chǔ) 1 基因是控制生物性狀獨立遺傳的單位 2 遺傳信息的傳遞都遵循中心法則 3 生物界共用一套遺傳密碼 3 技術(shù)支持 基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn) 工具酶的發(fā)明 DNA體外重組的實現(xiàn) 重組DNA表達(dá)實驗的成功 基因工程的工具 1 分子手術(shù)刀 限制性核酸內(nèi)切酶 限制酶 1 來源 主要是從原核生物中分離純化出來的 這種酶在原核生物中的作用是防止外來病原物的侵害 將外源DNA切割保證自身安全 2 作用特點 切割外源DNA 對自身的DNA不起作用 達(dá)到保護(hù)自身的目的 專一性 能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列 并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開 3 作用結(jié)果 經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式 黏性末端和平末端 4 作用實質(zhì) 使特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開 2 分子縫合針 DNA連接酶 1 類型 有兩種DNA連接酶 E coliDNA連接酶和T 4DNA連接酶 相同點 都縫合磷酸二酯鍵 區(qū)別 2 與DNA聚合酶作用的比較 3 與限制酶的比較 3 分子運輸車 載體 1 作用 作為運載工具 將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi) 利用載體在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因大量復(fù)制 2 具備的條件 能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 具有一至多個限制酶切點 供外源DNA片段插入 具有標(biāo)記基因 供重組DNA的鑒定和選擇 3 種類 最常用的載體是質(zhì)粒 它是一種裸露的 結(jié)構(gòu)簡單的 獨立于細(xì)菌染色體之外 并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子 其他載體 噬菌體的衍生物 動植物病毒 基因工程的基本操作程序 1 目的基因的獲取 1 直接分離基因 從自然界已有的物種中分離 如從基因組文庫中或者cDNA文庫中分離 2 人工合成的方法 目前人工合成基因的方法主要有兩條途徑 逆轉(zhuǎn)錄法 以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板 反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA 然后在酶的作用下合成雙鏈DNA 從而獲得所需要的基因 化學(xué)方法合成 已知核苷酸序列的小片段基因 直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成 不需要模板 如人的血紅蛋白基因 胰島素基因等就可以通過人工合成基因的方法獲得 3 利用PCR技術(shù)擴增目的基因 PCR是一種細(xì)胞外擴增DNA片段的技術(shù) 叫聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 原理是利用了DNA的熱變性原理 通過控制溫度來控制雙鏈的解旋與結(jié)合 PCR的反應(yīng)過程包括 變性 高溫下雙鏈DNA在熱作用下氫鍵斷裂 形成兩條單鏈DNA 復(fù)性 低溫兩種引物通過堿基互補配對原則與兩條單鏈DNA結(jié)合 延伸 中溫條件下 在 TaqDNA聚合酶的作用下 以四種脫氧核糖核苷酸為原料 根據(jù)堿基互補配對原則 合成DNA新鏈 2 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 1 基因表達(dá)載體的組成 目的基因 啟動子 終止子 標(biāo)記基因 2 構(gòu)建方法 3 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 4 目的基因的檢測與鑒定 1 分子水平的檢測 導(dǎo)入檢測 DNA分子雜交技術(shù) 即使用放射性同素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段作為探針檢測 2 個體生物學(xué)水平的鑒定 對轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行抗蟲或抗病的接種實驗 5 用基因工程的方法 使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的 珠蛋白 1 從小鼠中克隆出 珠蛋白基因的編碼序列 cDNA 2 將cDNA連接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子 另外加上抗四環(huán)素基因 構(gòu)建成一個表達(dá)載體 3 將表達(dá)載體導(dǎo)入無四環(huán)素抗性的大腸桿菌中 然后在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌 如果表達(dá)載體未進(jìn)入大腸桿菌中 大腸桿菌會因不含有抗四環(huán)素基因而死掉 如果培養(yǎng)基上長出大腸桿菌菌落 則表明 珠蛋白基因已進(jìn)入其中 4 培養(yǎng)進(jìn)入了 珠蛋白基因的大腸桿菌 收集菌體 破碎后從中提取 珠蛋白 農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物 能在自然條件下感染植物 因而在植物基因工程中得到了廣泛的運用 如圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的示意圖 試回答下列問題 1 一般農(nóng)桿菌不能感染的植物是單子葉植物 可感染雙子葉植物和裸子植物 利用其感染性 可實現(xiàn)將目的基因?qū)氲街参锛?xì)胞 真正可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上的是農(nóng)桿菌T DNA片段 因此目的基因必須插入到該部位才能成功轉(zhuǎn)移 2 根據(jù)T DNA這一轉(zhuǎn)移特點 可以推測該DNA片段可控制合成DNA連接酶 限制酶 才能實現(xiàn)與雙子葉植物細(xì)胞染色體DNA的整合 3 植物細(xì)胞受傷后可產(chǎn)生酚類物質(zhì) 促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移 1 單子葉植物將目的基因?qū)氲街参锛?xì)胞染色體的DNAT DNA片段 內(nèi)部 2 DNA連接酶 限制酶 3 酚 4 植物組織培養(yǎng) 5 基因槍法 花粉管通道法 4 d過程涉及的生物學(xué)技術(shù)是植物組織培養(yǎng) 通過脫分化 再分化 最終形成完整的植物體 5 植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外 還可采用基因槍法和花粉管通道法等 基因工程的應(yīng)用 1 植物基因工程應(yīng)用 2 動物基因工程應(yīng)用 3 基因治療 4 乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較 a 如果工程菌為原核生物 因其沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 所以不能生產(chǎn)糖蛋白類物質(zhì) b 基因治療能從根本上治療遺傳病 不能治療傳染病 但由于尚未全面了解基因調(diào)控機制和疾病的分子機理 只處于初期的試驗階段 c 乳腺生物反應(yīng)器受生物性別的限制 但從動物的尿液中提取的目的基因產(chǎn)物則不受性別限制 5 蛋白質(zhì)工程 下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述 正確的是 A 我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉轉(zhuǎn)入的抗蟲基因是Bt毒蛋白基因 B 利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要醫(yī)藥產(chǎn)品 如人的血清白蛋白 這是因為將人的血清白蛋白基因轉(zhuǎn)入了動物的乳腺細(xì)胞中 C 由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用 D 為培育成抗除草劑的作物新品種 導(dǎo)入抗除草劑基因