高考生物大一輪復習 基因工程的原理 中圖版選修

高考生物大一輪復習基因工程的原理課件中圖版選修第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日選修三第一單元生物技術(shù)與生物工程第一章基因工程和蛋白質(zhì)工程第一節(jié)基因工程的原理第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日【考綱考情】最新考綱及要求三年考情(以山東高考卷為例)2014年2013年2012年基因工程的誕生Ⅰ無無無基因工程的原理和技術(shù)ⅡT36·非選擇題無T36·非選擇題實驗：DNA的粗提取與鑒定無無無第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日【知識梳理】考點一基因工程的工具1.限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的關系：(1)限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。(2)限制性內(nèi)切酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。(3)DNA連接酶起作用時，不需要模板。第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日2.作為載體的條件：條件適應性穩(wěn)定并能復制目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴大有一個至多個限制性內(nèi)切酶切割位點可攜帶多個或多種外源基因具有特殊的標記基因便于重組DNA的鑒定和選擇第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日【提分技法】與DNA有關的五種酶的比較作用底物作用部位形成產(chǎn)物限制性內(nèi)切酶DNA分子磷酸二酯鍵黏性末端DNA連接酶DNA片段磷酸二酯鍵重組DNA分子DNA聚合酶脫氧核苷酸磷酸二酯鍵子代DNA解旋酶DNA分子堿基對間的氫鍵形成脫氧核苷酸單鏈DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯鍵游離的脫氧核苷酸第六頁，共三十九頁，2022年，8月28日考點二基因工程的基本操作程序

1.目的基因的獲得：(1)直接分離法：最常用的方法是“鳥槍法”。目的基因獲得后可用PCR進一步擴增。(2)人工合成法：反轉(zhuǎn)錄法或通過DNA合成儀用化學方法直接合成目的基因。2.重組載體的構(gòu)建：(1)重組載體組成。①啟動子、終止子：是基因轉(zhuǎn)錄的起點和終點，在轉(zhuǎn)錄過程中起調(diào)控作用。第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日②標記基因：作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來，如抗生素抗性基因。③目的基因：能控制特定性狀的外源基因。(2)重組載體的構(gòu)建步驟：第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日3.重組載體的導入和篩選：生物種類植物動物微生物常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細胞法受體細胞體細胞受精卵原核細胞轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上→農(nóng)桿菌→導入植物細胞→整合到受體細胞的DNA上→表達將含有目的基因的表達載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物Ca2+處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表達載體DNA分子與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸收DNA分子第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日4.目的基因的表達與鑒定：第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日【高考警示】(1)限制性內(nèi)切酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同：獲取一個目的基因需限制性內(nèi)切酶剪切2次，共產(chǎn)生4個黏性末端，切割質(zhì)粒則只需要限制性內(nèi)切酶剪切1次，因為質(zhì)粒是環(huán)狀DNA分子，而目的基因在DNA分子鏈上。(2)目的基因的插入位點不是隨意的：基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位。第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日(3)基因工程操作過程中只有第三步(重組載體的導入和篩選)沒有堿基互補配對現(xiàn)象：第一步存在反轉(zhuǎn)錄法獲得DNA，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步存在檢測分子水平雜交。(4)并非所有個體都可作為乳腺生物反應器：操作成功的應該是雌性個體，個體本身的繁殖速度較高，泌乳量、蛋白含量等都是應該考慮的因素。第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日考點三嘗試DNA的提取與鑒定1.實驗原理：(1)DNA的粗提取。①十二烷基磺酸鈉(SDS)能使蛋白質(zhì)變性，在研磨液中加入SDS可使蛋白質(zhì)與DNA分離；乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)可防止細胞破碎后DNA分子被降解。②DNA不溶于酒精溶液，而許多其他物質(zhì)可溶于酒精溶液，利用這一原理可提取出含雜質(zhì)較少的DNA。(2)DNA的鑒定：DNA遇二苯胺(沸水浴)會染成藍色。第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日2.實驗步驟：(1)DNA的粗提?。翰牧蠝蕚洌盒迈r菠菜和體積分數(shù)為95%的酒精溶液，冷凍至少24h

研磨：稱取30g新鮮菠菜葉切碎，置于研缽中，加10mL研磨液，迅速研磨成糊狀過濾：在漏斗中墊尼龍紗布，將研磨液濾入塑料燒杯中離心：將濾液倒入5mL塑料離心管中，以1000r/min的速度離心

10min第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日加冷酒精：取出上清液，倒入50mL塑料燒杯中，加入兩倍體積的體積分數(shù)為95%的冷酒精，并用玻璃棒沿一個方向緩緩攪拌白色絲狀物第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日類型一基因工程的基本工具【典例1】(2015·德州模擬)如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問題。第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學本質(zhì)都是________________，二者還具有其他共同點，如①____________，②____________(寫出兩條即可)。(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為，則與之連接的目的基因切割末端應為______________；可使用__________________把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。(3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為____________，其作用是________________________________________________________。第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日(4)下列常在基因工程中用為載體的是(

)A.蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因B.土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子C.大腸桿菌的質(zhì)粒D.動物細胞的染色體【解題指南】解答本題需注意兩點：(1)質(zhì)粒的化學本質(zhì)是小型環(huán)狀DNA分子。(2)質(zhì)粒作為載體的條件以及載體的種類。第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日【解析】(1)a代表的物質(zhì)是大型環(huán)狀DNA分子，質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA分子，兩者都能自我復制，并蘊含遺傳信息。(2)與質(zhì)粒DNA分子的切割末端能夠連接的目的基因切割末端之間能夠發(fā)生堿基互補配對，可使用DNA連接酶將它們連接在一起。(3)質(zhì)粒DNA分子上的氨芐青霉素抗性基因可以作為標記基因，便于對重組DNA進行鑒定和篩選。第二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日(4)作為載體必須具備的條件：①在宿主細胞中能保存下來并能大量復制；②有多個限制性內(nèi)切酶切點；③有一定的標記基因，便于篩選。常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因一般作為目的基因；土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子不容易在宿主細胞內(nèi)保存；動物細胞染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)，不能被限制性內(nèi)切酶切割，因此不能用作載體。第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日答案：(1)DNA能夠自我復制具有遺傳特性(2)

DNA連接酶(3)標記基因供重組DNA的鑒定和選擇(4)C第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日【延伸探究】(1)從自然界中獲取的題中圖示結(jié)構(gòu)能不能直接應用于基因工程？為什么？提示：不能。一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)不同的目的和需要，對某些天然的載體進行人工改造。(2)目的基因能否插入氨芐青霉素抗性基因處？為什么？提示：不能。標記基因的作用是用于重組DNA的鑒定和篩選，若插入標記基因處，則無法保證標記基因的完整，進而影響進一步的鑒定和篩選。第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日【加固訓練】據(jù)圖表回答問題：限制性內(nèi)切酶SmaⅠEcoRⅠPstⅠ切割位點CCC↓GGGGGG↑CCCG↓AATTCCTTAA↑GCTGCA↓GG↑ACGTC第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日(1)假設所用的限制性內(nèi)切酶均能將所識別的位點完全切開，采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切含有目的基因的DNA片段，能得到________種DNA片段。如果將質(zhì)粒和含目的基因的DNA片段只用EcoRⅠ酶切，酶切產(chǎn)物再加入DNA連接酶，其中由兩個DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有____________、____________、__________。(2)為了防止目的基因和質(zhì)粒表達載體酶切后的末端任意連接，酶切時應該選用的酶是____________、______________。第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日【解析】(1)含目的基因的DNA分子上含有2個EcoRⅠ和1個PstⅠ的酶切位點，三個切點全部切開，則形成4種DNA片段。質(zhì)粒與含目的基因的DNA片段都用EcoRⅠ切割，目的基因兩端和質(zhì)粒的切口處的黏性末端相同，只考慮兩個DNA片段相連，則會形成三種連接產(chǎn)物，即質(zhì)粒與質(zhì)粒相連、質(zhì)粒與目的基因相連、目的基因與目的基因相連。(2)為了防止自連，可選用EcoRⅠ和SmaⅠ兩種酶同時切割，因為質(zhì)粒和DNA片段均有這兩種酶存在。第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日答案：(1)4質(zhì)?！|(zhì)粒連接物目的基因—目的基因連接物質(zhì)?！康幕蜻B接物(2)EcoRⅠ

SmaⅠ第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日類型二基因工程的操作過程【典例2】(2015·淄博模擬)在某些深海魚中發(fā)現(xiàn)的抗凍蛋白基因afp對提高農(nóng)作物的抗寒能力有較好的應用價值。下圖所示是獲得轉(zhuǎn)基因萵苣的技術(shù)流程，請據(jù)圖回答下列問題：第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日(1)獲取目的基因的主要途徑包括從自然界已有的物種中分離和______________。(2)①過程需要的酶有______________、______________。(3)重組載體除了帶有抗凍蛋白基因afp以外，還必須含有啟動子、終止子和______________，這樣才能構(gòu)成一個完整的重組載體。第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日(4)如果受體細胞C1是土壤農(nóng)桿菌，則將目的基因?qū)胨哪康氖抢棉r(nóng)桿菌的______________，使目的基因進入受體細胞C2，并將其插入受體細胞C2中的______________上，使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達，形成轉(zhuǎn)基因萵苣。經(jīng)②過程獲得的轉(zhuǎn)基因萵苣中的目的基因是否表達，在分子水平上可用______________法進行檢測，如果出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因已經(jīng)表達蛋白質(zhì)產(chǎn)品，轉(zhuǎn)基因萵苣培育成功。第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日【解題指南】解答本題的關鍵是明確以下三點：(1)目的基因的獲取方法。(2)重組載體的組成。(3)目的基因?qū)胫参锛毎姆椒皺z測方法。第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日【解析】(1)獲取目的基因的主要途徑有從自然界已有的物種中分離和人工合成。(2)①過程為重組載體的構(gòu)建過程，需要用到限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶。(3)一個完整的重組載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因。(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法利用的是農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，將目的基因整合到受體細胞的染色體DNA上，進而使目的基因能夠穩(wěn)定遺傳和表達。檢測目的基因是否成功表達可采用抗原—抗體雜交法。第三十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日答案：(1)人工合成(2)限制性內(nèi)切酶DNA連接酶(3)標記基因(4)轉(zhuǎn)化作用染色體DNA抗原—抗體雜交第三十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日【延伸探究】如何對該轉(zhuǎn)基因萵苣進行個體水平的檢測？請設計簡單檢測思路。提示：可以將該轉(zhuǎn)基因萵苣種植在寒冷環(huán)境中，若能夠正常生長，說明目的基因已經(jīng)表達出蛋白質(zhì)產(chǎn)品，否則，說明沒有表達。第三十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日【加固訓練】基因工程是在現(xiàn)代生物學、化學和工程學基礎上建立和發(fā)展起來的，并有賴于微生物學理論和技術(shù)的發(fā)展運用。基因工程基本操作流程如下圖，請據(jù)圖分析回答問題。第三十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日(1)圖中A是______________；在基因工程中，需要在_______________________酶的作用下才能完成剪接過程。(2)在上述基因工程的操作過程中，可以遵循堿基互補配對原則的步驟有______________(用圖解中序號表示)。(3)不同種生物之間的基因移植成功，從分子水平分析，進行基因工程的主要理論依據(jù)是__________________________，也說明了生物共用一套______________。第三十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日(4)研究中發(fā)現(xiàn)，番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對害蟲的消化酶有抑制作用，導致害蟲無法消