高考生物总复习课件专题《基因工程》知识研习新人教版选修共张.ppt

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知识结构知识结构（对应学生用书对应学生用书P154）选修选修现代生物科技专题现代生物科技专题专题1基因工程基因工程专题1基因工程基因工程知识研读知识研读（对应学生用书对应学生用书P154）专题专题基因工程基因工程（一一）专题1基因工程基因工程1基因工程的诞生。

2基因工程的原理及技术。

3DNA的粗提取与鉴定。

课程标准课程标准专题1基因工程基因工程（即时巩固解析为教师用书独有）考点一考点一基因工程的基本工具一、与DNA分子相关的酶种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子考点整合考点整合专题1基因工程基因工程二、载体1作用

（1）作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。

（2）利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。

2具备的条件

（1）能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。

（2）有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。

（3）具有某些遗传标记基因，以便进行筛选。

3种类专题1基因工程基因工程

（1）质粒：

一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链环状DNA分子。

（2）噬菌体的衍生物。

（3）动植物病毒。

【归纳总结】一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。

限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。

【案例1】（2009福建理综）转基因抗病香蕉的培育过程专题1基因工程基因工程如图所示。

质粒上有Pst、Sma、EcoR、Apa等四种限制酶切割位点。

请回答：

（1）构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶_，对_进行切割。

（2）培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有_，作为标记基因。

专题1基因工程基因工程（3）香蕉组织细胞具有_，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。

图中依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的_。

【解析解析】本题主要考查基因工程的相关知识。

（1）由于限制酶Sma的切割位点在抗病基因中间，因此不能用限制酶Sma来进行切割目的基因。

要将目的基因从含抗病基因的DNA分子中切割下来，从图中看需要用限制酶Pst和EcoR同时进行切割。

而运载体要和目的基因含有相同的黏性末端才能进行连接，所以质粒也要用限制酶Pst和EcoR同时进行切割。

（2）由于卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，所以构建的基因表达载体A中应含抗卡那霉素基因，作为标记基因。

（3）专题1基因工程基因工程由于香蕉组织细胞具有全能性，因此利用植物组织培养技术可将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。

【答案答案】

（1）Pst、EcoR含抗病基因的DNA、质粒

（2）抗卡那霉素基因（3）全能性脱分化、再分化【即时巩固1】（2010江苏）下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。

请回答下列问题：

限制酶BamHHindEcoRSma识别序列及切割位点GGATCCCCTAGGAAGCTTTTCGAAGAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCC专题1基因工程基因工程

（1）一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。

（2）若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。

（3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是_。

（4）与只使用EcoR相比较，使用BamH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。

专题1基因工程基因工程（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。

（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。

（7）为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在_的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。

【解析解析】本题综合考查基因工程的过程及应用。

（1）质粒是双链环状DNA分子，在Sma切割前没有游离的磷酸基团，Sma作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键，切割产生的DNA片段末端是平末端，因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基团。

（2）质粒的热稳定性主要由氢键的数量决定，氢键数量越多，专题1基因工程基因工程质粒的热稳定性越高，反之则低，DNA分子中A与T之间存在2个氢键，C与G之间存在3个氢键，因此DNA分子中GC碱基对越多，热稳定性就越高，Sma识别CCCGGG序列，并在C和G之间将这段序列切开，也就是质粒中Sma酶切位点越多，GC碱基对越多，热稳定性越高。

（3）据图1可知，Sma切割的位点在抗生素抗性基因之中，抗生素抗性基因是标记基因，应尽量避免破坏，据图2可知Sma切割的位点在目的基因之中,破坏了目的基因,所以不能使用Sma切割。

（4）用同种限制酶切割后的质粒和目的基因,在基因表达载体构建时，常形成三种直接方式，其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接，用两种限制酶可避免此类现象。

（5）基因表达载体的构建专题1基因工程基因工程过程中需加DNA连接酶，连接脱氧核糖和磷酸。

（6）抗生素抗性基因属于标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

（7）目的基因是蔗糖转运蛋白基因，将其导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，应进行目的基因的检测与鉴定，可根据受体细胞是否含有蔗糖转运蛋白，即是否具备吸收蔗糖的能力判断基因工程是否成功，因而可在含有蔗糖（唯一碳源）的培养基中培养。

【答案答案】

（1）0、2

（2）高（3）Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因（4）质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化（5）DNA连接专题1基因工程基因工程（6）鉴别和筛选含有目的基因的细胞（7）蔗糖为唯一含碳营养物质专题1基因工程基因工程考点二考点二基因工程基本操作程序分析一、目的基因的获取途径1直接分离：

从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库中获取。

2人工合成目的基因常用的方法有：

（1）已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。

（2）以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。

3PCR技术与DNA复制的比较专题1基因工程基因工程PCR技术DNA复制相同点原理DNA双链复制（碱基互补配对）原料四种游离的脱氧核苷酸条件模板、ATP、酶等不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制主要在细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）细胞内含有的DNA聚合酶结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子专题1基因工程基因工程二、基因表达载体的构建1基因表达载体的组成：

启动子、目的基因、终止子以及标记基因等。

2基因表达载体的构建方法专题1基因工程基因工程三、将目的基因导入受体细胞生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射技术Ca2处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的DNA表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵（受精卵）显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子专题1基因工程基因工程四、目的基因的检测与鉴定1分子水平检测

（1）导入检测：

DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针检测。

2个体生物学水平鉴定：

对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。

【案例2】（2008海南）如图为某种质粒表达载体简图，专题1基因工程基因工程小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。

已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。

据图回答：

（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切,酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有_、_、_三种。

若要从这些连接物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行_。

专题1基因工程基因工程

（2）用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。

之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_。

（3）目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是_，其合成的产物是_。

（4）在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是_。

【解析解析】目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切后黏性末端相同，可以连接成目的基因与目的基因、目的基因与专题1基因工程基因工程载体、载体与载体，需要分离纯化才能得到重组质粒。

EcoRI酶切破坏了载体中的四环素抗性基因，只有载体与载体转化的原核宿主细胞在含四环素的培养基中能生长。

因为青霉素基因没有被破坏，所以目的基因与载体、载体与载体转化的原核宿主细胞在含青霉素的培养基中能生长。

EcoRI和BamHI酶切后有2种黏性末端，不能任意连接。

【答案答案】

（1）目的基因载体连接物载体载体连接物目的基因目的基因连接物分离纯化（其他合理答案也可以）

（2）载体载体连接物目的基因载体连接物、载体载体连接物（3）启动子mRNA专题1基因工程基因工程（4）EcoRI和BamHI【即时巩固2】（2008广东）天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类,用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。

研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。

请回答下列问题：

（1）将淀粉酶基因切割下来所用的工具是_，用_将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子_，以完成工程菌的构建。

（2）若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用的检测方法是_；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，专题1基因工程基因工程可采用_检测；将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，工程菌周围出现透明圈,请解释该现象发生的原因。

_。

（3）如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小？

_。

（4）微生物在基因工程领域中有哪些重要作用？

_。

【解析解析】本题考查了与基因工程相关的知识。

将基因切割下来的工具是限制酶，将基因与运载体结合在一起的是DNA连接酶，基因工程的基本流程是：

获取目的基因，基因表达载体的构建，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定。

目的基因的检测与鉴定包括分子水平的检测，如用DNA分子杂交技术来检测基因或对应的mRNA，用抗原抗体杂交来检测蛋白专题1基因工程基因工程质，也包括个体生物学水平的鉴定。

淀粉在工程菌分泌的淀粉酶的作用下被分解，加入碘液后，因工程菌周围无淀粉而不变蓝，故出现透明圈。

【答案答案】

（1）限制性核酸内切酶DNA连接酶导入酿酒酵母菌

（2）DNA分子杂交抗原抗体杂交或淀粉酶活性该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基中，培养基中淀粉被水解的区域，遇碘不再变蓝色，产生透明圈（3）测定相同培养条件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精产量专题1基因工程基因工程（4）工具酶主要来自微生物；最重要的目的基因供体库之一；目的基因的载体之一；作为受体细胞；提供用于发酵的工程菌专题1基因工程基因工程知识研读知识研读（对应学生用书对应学生用书P157）基因工程

（二）专题1基因工程基因工程1基因工程的应用。

2蛋白质工程。

课程标准课程标准专题1基因工程基因工程（即时巩固解析为教师用书独有）考点一考点一基因工程的应用成果一、植物基因工程的成果1抗虫转基因植物：

主要抗虫基因有Bt毒蛋白基因