高考生物復(fù)習(xí)現(xiàn)代生物科技專題第1講基因工程選修全國公開課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽示范課賽課特等獎(jiǎng)?wù)n件

選修3當(dāng)代生物科技專題第1講基因工程基礎(chǔ)扎實(shí)課堂歸納課時(shí)作業(yè)考點(diǎn)精研直擊高考第1頁一、基因工程概念基礎(chǔ)夯實(shí)【知識梳理】

基因工程別名基因拼接技術(shù)或__________技術(shù)操作環(huán)境____________操作對象基因操作水平______________水平基本過程剪切→______→______→表示結(jié)果人類需要__________或生物類型優(yōu)點(diǎn)①可____________生物遺傳性狀②可克服遠(yuǎn)緣雜交不親和性DNA重組生物體外DNA分子拼接導(dǎo)入基因產(chǎn)物定向改造

第2頁二、DNA重組技術(shù)基本工具1．限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱：限制酶)(1)起源：主要是從______生物中分離純化出來。(2)作用：識別雙鏈DNA分子某種特定_____________并使每條鏈中特定部位兩個(gè)核苷酸之間磷酸二酯鍵斷開。(3)結(jié)果：產(chǎn)生____________或平末端。原核核苷酸序列黏性末端

第3頁2．DNA連接酶慣用類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶起源____________T4噬菌體功效連接黏性末端連接________________結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開兩個(gè)核苷酸之間磷酸二酯鍵大腸桿菌黏性末端和平末端

第4頁質(zhì)粒限制酶切割位點(diǎn)標(biāo)識基因

第5頁三、基因工程操作程序PCR技術(shù)開啟子標(biāo)識基因

第6頁農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射DNA分子雜交

分子雜交技術(shù)抗原—抗體雜交第7頁四、基因工程應(yīng)用技術(shù)名稱應(yīng)用植物基因工程培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和______轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物品質(zhì)動(dòng)物基因工程提升動(dòng)物生長速度，改進(jìn)畜產(chǎn)品品質(zhì)，用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥品，用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作____________供體基因治療把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使其表示產(chǎn)物發(fā)揮功效，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療抗逆器官移植

第8頁五、蛋白質(zhì)工程1．蛋白質(zhì)工程概念(1)基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功效關(guān)系。(2)操作：____________或基因合成。(3)結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出______________。(4)目標(biāo)：依據(jù)人們對蛋白質(zhì)功效特定需求，對______________進(jìn)行分子設(shè)計(jì)?；蛐揎椥碌鞍踪|(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)第9頁功效蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸序列脫氧核苷酸序列

第10頁1．以下關(guān)于基因工程操作工具說法正確是()A．全部限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一個(gè)特定核苷酸序列B．質(zhì)粒是基因工程中唯一載體C．載體必須具備條件之一是：含有多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切點(diǎn)，方便與外源基因連接D．DNA連接酶使黏性末端堿基之間形成氫鍵【答案】C【自練自測】

第11頁【解析】每一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一個(gè)(或者一類)特定核苷酸序列，不一樣限制性核酸內(nèi)切酶所識別核苷酸序列不一樣；質(zhì)粒是慣用載體，但不是唯一載體；DNA連接酶連接是兩個(gè)被同一限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA片段切口，形成磷酸二酯鍵。第12頁2．以下關(guān)于基因工程敘述，錯(cuò)誤是()A．目標(biāo)基因和受體細(xì)胞均可來自動(dòng)、植物或微生物B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類慣用工具酶C．人胰島素原基因在大腸桿菌中表示胰島素原無生物活性D．載體上抗性基因有利于篩選含重組DNA細(xì)胞和促進(jìn)目標(biāo)基因表示【答案】D第13頁【解析】基因工程中目標(biāo)基因起源于自然界中含有目標(biāo)性狀一切生物，能夠是動(dòng)物、植物，也能夠是真菌、細(xì)菌，還能夠是人等；在基因工程中獲取目標(biāo)基因以及將目標(biāo)基因和載體結(jié)合構(gòu)建基因表示載體必須使用同一個(gè)限制酶進(jìn)行切割，以取得相同黏性末端，在DNA連接酶作用下，將目標(biāo)基因和載體連接，構(gòu)建基因表示載體；人胰島素原基因能夠在大腸桿菌體內(nèi)得以表示，不過因?yàn)榇竽c桿菌是原核生物，沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器加工，合成胰島素原不含有胰島素功效，即沒有生物活性；標(biāo)識基因能檢測并篩選含重組DNA細(xì)胞，但對于目標(biāo)基因表示沒有影響。第14頁3．以下相關(guān)限制性核酸內(nèi)切酶敘述中正確是()A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割一個(gè)DNA分子中部，取得一個(gè)目標(biāo)基因時(shí)，被水解磷酸二酯鍵有2個(gè)B．限制性核酸內(nèi)切酶識別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)幾率就越大C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出黏性末端堿基數(shù)不一樣D．只有用相同限制性核酸內(nèi)切酶處理含目標(biāo)基因片段和質(zhì)粒，才能形成重組質(zhì)?！敬鸢浮緽第15頁【解析】切割一個(gè)DNA分子中部，取得一個(gè)目標(biāo)基因時(shí)，被水解磷酸二酯鍵有4個(gè)；—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出黏性末端堿基數(shù)相同，都為4個(gè)堿基；只要切割出來黏性末端堿基序列相同，都能夠被DNA連接酶連接。第16頁4．關(guān)于蛋白質(zhì)工程說法，正確是()A．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作B．蛋白質(zhì)工程能生產(chǎn)出自然界中不曾存在過新型蛋白質(zhì)分子C．對蛋白質(zhì)改造是經(jīng)過直接改造對應(yīng)mRNA來實(shí)現(xiàn)D．蛋白質(zhì)工程流程和天然蛋白質(zhì)合成過程是相同【答案】B第17頁【解析】蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功效關(guān)系作為基礎(chǔ)，經(jīng)過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一個(gè)新蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活需求。因?yàn)榛驔Q定蛋白質(zhì)，所以，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，還必須從基因入手。與基因工程不一樣，蛋白質(zhì)工程能生產(chǎn)出自然界中不曾存在過新型蛋白質(zhì)分子。第18頁5．如圖表示利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法取得某種轉(zhuǎn)基因植物部分操作步驟。以下說法錯(cuò)誤是()A．利用含有四環(huán)素培養(yǎng)基可將含Ⅱ細(xì)菌篩選出來B．Ⅲ是農(nóng)桿菌，經(jīng)過步驟③將目標(biāo)基因?qū)胫仓闏．⑥可與多個(gè)核糖體結(jié)合，同時(shí)翻譯出各種蛋白質(zhì)D．①過程完成需要限制酶和DNA連接酶參加【答案】C第19頁【解析】標(biāo)識基因是四環(huán)素抗性基因，假如細(xì)菌能在含有四環(huán)素培養(yǎng)基中生長，說明此細(xì)菌含有重組質(zhì)粒；⑥是一條mRNA分子，可與多個(gè)核糖體結(jié)合形成多聚核糖體，但因?yàn)榉g模板是同一個(gè)mRNA分子，密碼子序列相同，故不一樣核糖體翻譯出是多個(gè)同一個(gè)蛋白質(zhì)。第20頁考點(diǎn)精研基因工程操作工具第21頁(2)切割后產(chǎn)生末端種類——黏性末端和平末端。①黏性末端：是限制酶在它識別序列中軸線兩側(cè)將DNA兩條鏈分別切開時(shí)形成(錯(cuò)位切)，以下列圖所表示：第22頁②平末端：是限制酶在識別序列中軸線切開時(shí)形成(平切)，以下列圖所表示：第23頁2．與DNA分子相關(guān)酶(1)幾個(gè)酶比較：種類項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對之間氫鍵第24頁種類項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用特點(diǎn)切割目標(biāo)基因及載體，能專一性識別雙鏈DNA分子某種特定核苷酸序列，而且使每一條鏈中特定部位兩個(gè)核苷酸之間磷酸二酯鍵斷開將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開了兩個(gè)核苷酸之間磷酸二酯鍵只能將單個(gè)脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上將DNA兩條鏈之間氫鍵打開作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新DNA分子形成單鏈DNA分子第25頁第26頁(3)依據(jù)質(zhì)粒特點(diǎn)選擇限制酶。①所選限制酶要與切割目標(biāo)基因限制酶一致，以確保產(chǎn)生相同黏性末端。②質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)識基因等，所以所選擇限制酶盡可能不要破壞這些結(jié)構(gòu)；假如所選酶切割位點(diǎn)不是一個(gè)，則切割重組后可能丟失一些片段，若丟失片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū)，則切割重組后片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。第27頁3．作為載體條件及作用：條件作用穩(wěn)定并能復(fù)制目標(biāo)基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)可攜帶多個(gè)或各種外源基因含有特殊標(biāo)識基因便于重組DNA判定和選擇第28頁

考查基因工程操作工具1．(年江蘇南通第二次調(diào)研測試)以下相關(guān)基因工程敘述，錯(cuò)誤是()A．基因工程能夠克服不一樣物種之間生殖隔離，實(shí)現(xiàn)生物定向變異B．在同一DNA分子中，限制酶識別序列越長，酶切點(diǎn)出現(xiàn)概率越大C．基因載體上有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA插入D．以大腸桿菌為受體細(xì)胞時(shí)，先要用Ca2＋處理細(xì)胞以使其處于感受態(tài)第29頁【答案】B【解析】基因工程可實(shí)現(xiàn)不一樣物種DNA分子間拼接，克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙，可定向改造生物性狀；在同一DNA分子中，限制酶識別序列越長，酶切點(diǎn)出現(xiàn)概率越??；基因載體上應(yīng)具備一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)，能夠連接一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)基因。第30頁2．依據(jù)基因工程相關(guān)知識，回答以下問題：(1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生片段，其末端類型有__________和__________。(2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生片段以下：為使運(yùn)載體與目標(biāo)基因相連，含有目標(biāo)基因DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須含有特點(diǎn)是_________________________。第31頁(3)按其起源不一樣，基因工程中所使用DNA連接酶有兩類，即__________DNA連接酶和__________DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄作用模板是__________，產(chǎn)物是____________。若要在體外取得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采取__________技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，______________和__________也可作為運(yùn)載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，普通情況下，不能直接用未處理大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是_____________。第32頁【答案】(1)平末端黏性末端(2)切割產(chǎn)生DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生末端相同(3)T4

E·coli(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))(5)動(dòng)植物病毒噬菌體(6)未處理大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)能力極弱第33頁【解析】此題考查基因工程應(yīng)用相關(guān)知識。(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使運(yùn)載體與目標(biāo)基因相連，應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生末端相同，故用另一個(gè)限制酶切割產(chǎn)生末端必須與EcoRⅠ切割產(chǎn)生末端相同。(3)依據(jù)酶起源不一樣，DNA連接酶分為E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。(4)以RNA為模板，合成DNA過程稱為逆轉(zhuǎn)錄，若要體外取得大量DNA分子，能夠使用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中，通常利用質(zhì)粒作為載體，另外噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為載體。(6)大腸桿菌作為受體細(xì)胞時(shí)，慣用Ca2＋處理，使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子感受態(tài)細(xì)胞。第34頁基因工程操作過程及蛋白質(zhì)工程及其與基因工程關(guān)系第35頁2．基因表示載體構(gòu)建(1)基因表示載體組成第36頁(2)構(gòu)建過程第37頁3．將目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞細(xì)胞類型慣用方法受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程植物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法體細(xì)胞將目標(biāo)基因插入Ti質(zhì)粒T－DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞DNA上動(dòng)物細(xì)胞顯微注射技術(shù)受精卵將含有目標(biāo)基因表示載體提純→取卵→取得受精卵→顯微注射→早期胚胎培養(yǎng)→胚胎移植→發(fā)育成為含有新性狀動(dòng)物微生物細(xì)胞Ca2＋處理增大細(xì)胞壁通透性原核細(xì)胞或酵母菌用Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表示載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子第38頁4．目標(biāo)基因檢測與判定第39頁5．蛋白質(zhì)工程與基因工程關(guān)系項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)分過程預(yù)期蛋白質(zhì)功效→設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有氨基酸序列→找到對應(yīng)脫氧核苷酸序列獲取目標(biāo)基因→構(gòu)建基因表示載體→將目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目標(biāo)基因檢測與判定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物遺傳特征，以取得人類所需新生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果生產(chǎn)自然界沒有蛋白質(zhì)普通是生產(chǎn)自然界已經(jīng)有蛋白質(zhì)聯(lián)絡(luò)蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來第二代基因工程；對現(xiàn)有蛋白質(zhì)改造或制造新蛋白質(zhì)，必須經(jīng)過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)第40頁

考查基因工程操作過程(年山東文登三模)在培育轉(zhuǎn)基因植物研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作為標(biāo)識基因，只有含卡那霉素抗性基因細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。如圖為取得抗蟲棉技術(shù)流程。請據(jù)圖回答：第41頁(1)基因工程基本操作程序主要包含四個(gè)步驟：目標(biāo)基因獲取、__________________________、將目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞、________________________________。(2)A過程需要酶有____________和____________。(3)要把重組質(zhì)粒導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌，首先必須用__________處理土壤農(nóng)桿菌，使土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)開___________態(tài)；然后將__________________________在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉(zhuǎn)化過程。第42頁(4)含有重組質(zhì)粒土壤農(nóng)桿菌侵染離體棉花葉片組織后，將離體棉花葉片組織培養(yǎng)成再生植株要經(jīng)過[C]__________和[E]__________。如要確保再生植株中含有抗蟲基因，可在C過程培養(yǎng)基中加入_________________________________?！敬鸢浮?1)基因表示載體構(gòu)建目標(biāo)基因檢測與判定(2)限制酶DNA連接酶(3)Ca2＋感受重組質(zhì)粒和感受態(tài)細(xì)胞(4)脫分化再分化卡那霉素第43頁【解析】(1)基因工程基本操作程序主要包含四個(gè)步驟：目標(biāo)基因獲取、基因表示載體構(gòu)建、將目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目標(biāo)基因檢測與判定。(2)基因表示載體構(gòu)建過程中，需要用同種限制酶切割目標(biāo)基因和載體，使它們產(chǎn)生相同黏性末端，再用DNA連接酶把這兩個(gè)DNA片2段連接起來。(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入目標(biāo)基因時(shí)，首先必須用Ca2＋處理土壤農(nóng)桿菌，使土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài)；然后將重組質(zhì)粒和感受態(tài)細(xì)胞在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉(zhuǎn)化過程。第44頁(4)植物組織培養(yǎng)過程關(guān)鍵步驟是脫分化和再分化。含卡那霉素抗性基因細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長，故若要確保再生植株中含有抗蟲基因，可在C過程培養(yǎng)基中加入卡那霉素。第45頁

考查蛋白質(zhì)工程應(yīng)用當(dāng)代生物技術(shù)并不是各自獨(dú)立，而是相互聯(lián)絡(luò)、相互滲透。如圖表示利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)某種動(dòng)物蛋白流程示意圖，請分析回答以下問題：第46頁(1)該生產(chǎn)流程中應(yīng)用到當(dāng)代生物技術(shù)有____________________________________________(寫出其中兩種)。(2)圖中A、B分別表示____________、____________。(3)為提升培育成功率，進(jìn)行②過程之前，對早期胚胎處理是取其部分細(xì)胞用目標(biāo)基因探針進(jìn)行___________________________________檢測，對受體動(dòng)物處理是用____________進(jìn)行同期發(fā)情處理。(4)蛋白質(zhì)工程中，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，必須經(jīng)過基因修飾或基因合成來完成，而不直接改造蛋白質(zhì)