2020高考生物-第32讲-基因工程课件.pptx

1、1创新设计创新设计考点第第32讲基因工程讲基因工程2创新设计创新设计考点知识内容展示知识内容展示核心素养对接核心素养对接1.工具酶的发现和基因工程的工具酶的发现和基因工程的诞生（诞生（a）2.基因工程的原理及技术（含基因工程的原理及技术（含PCR技术）（技术）（b）3.基因工程的应用（基因工程的应用（a）4.活动：提出生活中的疑难问活动：提出生活中的疑难问题设计，用基因工程技术解题设计，用基因工程技术解决的方案（决的方案（c）生命观念生命观念基因结构决定其功能基因结构决定其功能科学思维科学思维建立基因工程的操作流程模型建立基因工程的操作流程模型科学探究科学探究探究基因工程在生产上的应用探究基因

2、工程在生产上的应用社会责任社会责任基因工程在生产实践上的应用基因工程在生产实践上的应用3创新设计创新设计考点考点基因工程考点基因工程1.（2018浙江浙江4月选考节选）月选考节选）（1）将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因）将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体的载体pBI121均用限制性核酸内切酶均用限制性核酸内切酶EcoR I酶切，在切口处形成酶切，在切口处形成。选取。选取含抗虫基因的含抗虫基因的DNA片段与切割后的片段与切割后的pBI121用用DNA连接酶连接，在两个片段相邻连接酶连接，在两个片段相邻处形成处形成，获得重组质粒。，获得重组质粒。（2）已知用）已知用CaCl2处

3、理细菌，会改变其某些生理状态。取处理细菌，会改变其某些生理状态。取CaCl2处理过的农杆菌与处理过的农杆菌与重组质粒，在离心管内进行混合等操作，使重组质粒进入农杆菌，完成重组质粒，在离心管内进行混合等操作，使重组质粒进入农杆菌，完成实验。在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，其目的是实验。在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，其目的是_，从而从而表达卡那霉素抗性基因，并大量增殖。表达卡那霉素抗性基因，并大量增殖。4创新设计创新设计考点解析解析目的基因和载体用同种限制性核酸内切酶酶切，在切口处形成相同的粘性目的基因和载体用同种限制性核酸内切酶酶切，在切口处形成相同的粘

4、性末端，用末端，用DNA连接酶连接后，在两个片段相连处形成磷酸二酯键，从而获得重组连接酶连接后，在两个片段相连处形成磷酸二酯键，从而获得重组质粒；用质粒；用CaCl2处理农杆菌，可增加细菌细胞壁的通透性，使重组质粒进入农杆处理农杆菌，可增加细菌细胞壁的通透性，使重组质粒进入农杆菌，使农杆菌发生转化，在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时菌，使农杆菌发生转化，在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，使农杆菌恢复细胞的正常状态并大量繁殖。间，使农杆菌恢复细胞的正常状态并大量繁殖。答案答案（1）粘性末端磷酸二酯键（）粘性末端磷酸二酯键（2）转化使）转化使CaCl2处理过的农杆菌

5、恢处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态复细胞的正常状态5创新设计创新设计考点2.（2016浙江浙江4月选考节选）月选考节选）兔肝细胞中的基因兔肝细胞中的基因E编码代谢甲醛的酶，拟利用基因编码代谢甲醛的酶，拟利用基因工程技术将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：转入矮牵牛中，以提高矮牵牛对甲醛的代谢能力，请回答：从从兔肝细胞中提取兔肝细胞中提取mRNA，在，在酶的作用下形成互补酶的作用下形成互补DNA，然后以此，然后以此DNA为模板扩增得到基因为模板扩增得到基因E。在相关酶的作用下，将基因。在相关酶的作用下，将基因E与与Ti质粒连接在一起，质粒连接在一起，形成形成

6、，再导入用氯化钙处理的，再导入用氯化钙处理的，侵染矮牵牛叶片。，侵染矮牵牛叶片。解析解析mRNA在逆转录酶的作用下形成互补在逆转录酶的作用下形成互补DNA。将基因。将基因E与与Ti质粒连接在一质粒连接在一起，形成重组起，形成重组DNA分子。重组分子。重组DNA分子可导入用氯化钙处理的农杆菌细胞，再分子可导入用氯化钙处理的农杆菌细胞，再用处理的农杆菌侵染矮牵牛叶片，从而使基因用处理的农杆菌侵染矮牵牛叶片，从而使基因E整合到矮牵牛细胞的染色体整合到矮牵牛细胞的染色体DNA上。上。答案答案逆转录重组逆转录重组DNA分子（重组质粒）农杆菌分子（重组质粒）农杆菌6创新设计创新设计考点本题组对应选修三本题

7、组对应选修三P1P12，基因工程，基因工程1.基因工程的工具基因工程的工具（1）限制性核酸内切酶）限制性核酸内切酶来源：主要来源：主要从从 中中分离纯化出来。分离纯化出来。作用作用 a.特异性识别双链特异性识别双链DNA分子的分子的某种某种。b.切割相应两个核苷酸之间切割相应两个核苷酸之间的的 。结果：结果：产生产生或或平末端平末端。原核生物原核生物特定核苷酸序列特定核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键粘性末端粘性末端7创新设计创新设计考点（2）DNA连接酶连接酶 作用作用：将具有：将具有相同相同的的两个两个DNA片段连接在一起，片段连接在一起，形成形成。（3）载体）载体常用载体质粒：在细菌中独立常

8、用载体质粒：在细菌中独立于于之外之外，为为DNA分子，分子，能能，常含有特殊常含有特殊的的作为作为标记基因，以供目的基标记基因，以供目的基因筛选。因筛选。其他载体：噬菌体其他载体：噬菌体、等等。粘性末端或平末端粘性末端或平末端磷酸二酯键磷酸二酯键拟核拟核双链环状双链环状自主自主复制和稳定存在复制和稳定存在抗生素抗性基因抗生素抗性基因动植物病毒动植物病毒8创新设计创新设计考点2.受体细胞与导入方法受体细胞与导入方法生物种类生物种类植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞微生物细胞微生物细胞常用方法常用方法农杆菌转化法农杆菌转化法显微注射技术显微注射技术感受态细胞法感受态细胞法受体细胞受体细胞体细胞体细胞

9、受精卵受精卵细菌细胞细菌细胞转化过程转化过程将目的基因插入到将目的基因插入到Ti质质粒的粒的TDNA上上农杆农杆菌菌导入植物细胞导入植物细胞整整合到受体细胞的染色体合到受体细胞的染色体DNA上上表达表达将含有目的基因的表达将含有目的基因的表达载体提纯载体提纯取卵（受精取卵（受精卵）卵）显微注射显微注射受精受精卵发育卵发育获得具有新性获得具有新性状的动物状的动物Ca2处理细胞处理细胞感受态感受态细胞细胞重组表达载体与重组表达载体与感受态细胞混合感受态细胞混合感受感受态细胞吸收态细胞吸收DNA分子分子9创新设计创新设计考点1.基因工程基因工程（1）广义概念：把一种生物）广义概念：把一种生物的的 （

10、细胞核、染色体脱氧核糖核酸等）移到另细胞核、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中。（2）核心：）核心：构建构建。（3）基因工程原理：基因重组。）基因工程原理：基因重组。（4）理论基础）理论基础：是是生物遗传物质的发现，生物遗传物质的发现，DNA双螺旋结构的确立以及遗传双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定。信息传递方式的认定。（5）技术保障）技术保障：、DNA连接酶和质粒载体的发现和运用连接酶和质粒载体的发现和运用。遗传物质遗传物质表达表达重组重组DNA分子分子DNA限制

11、性核酸内切酶限制性核酸内切酶10创新设计创新设计考点2.基因工程的基本操作步骤基因工程的基本操作步骤基因文库基因文库未知未知PCR技术技术已知已知稳定存在稳定存在遗传遗传11创新设计创新设计考点农杆菌转化法农杆菌转化法显微注射显微注射感受态感受态抗生素抗生素DNA分子杂交分子杂交个体生物学水平个体生物学水平12创新设计创新设计考点3.基因工程中的几种检测方法基因工程中的几种检测方法13创新设计创新设计考点4.基因工程的应用基因工程的应用（1）用于遗传育种：定向变异）用于遗传育种：定向变异，强强；克服；克服远缘杂交远缘杂交的的障碍障碍。（2）用于疾病治疗：）用于疾病治疗：生产生产基因工程基因工程

12、，如胰岛素、乙肝疫苗等。如胰岛素、乙肝疫苗等。基因治疗：向目标细胞中基因治疗：向目标细胞中引入引入的的基因基因，或或基基因因缺陷，达到治疗的目的。如对缺陷，达到治疗的目的。如对B型血友病治疗获得成功。型血友病治疗获得成功。（3）用于生态环境保护）用于生态环境保护目的性目的性不亲和不亲和药物药物正常功能正常功能纠正纠正补偿补偿14创新设计创新设计考点角度角度1基因工程工具基因工程工具1.如图为如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（）连接

13、酶、解旋酶作用的正确顺序是（）A.B.B.C.D.D.15创新设计创新设计考点解析解析限制性核酸内切酶可在特定位点对限制性核酸内切酶可在特定位点对DNA分子进行切割，分子进行切割，为限制性核酸内为限制性核酸内切酶；切酶；DNA聚合酶在聚合酶在DNA分子复制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，分子复制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，为为DNA聚合酶；聚合酶；DNA连接酶可将限制性核酸内切酶切开的磷酸二酯键连接在一起，连接酶可将限制性核酸内切酶切开的磷酸二酯键连接在一起，为为DNA连接酶；解旋酶的作用是将连接酶；解旋酶的作用是将DNA双链解开螺旋，为复制提供模板，双链解开螺旋，为复制提供模板，为为

14、解旋酶。解旋酶。答案答案C16创新设计创新设计考点2.（2018温州模拟节选）温州模拟节选）利用图示质粒和目的基因培育转基因醋化醋杆菌。图中标利用图示质粒和目的基因培育转基因醋化醋杆菌。图中标注了相关限制性核酸内切酶的识别序列和酶切位点，其中酶切位点相同的酶不重注了相关限制性核酸内切酶的识别序列和酶切位点，其中酶切位点相同的酶不重复标注。复标注。17创新设计创新设计考点利用图示质粒和目的基因构建重组质粒，应选用利用图示质粒和目的基因构建重组质粒，应选用 和和两种限制酶切两种限制酶切割。若用割。若用Sau3A与许多图示质粒混合，每个质粒将会有与许多图示质粒混合，每个质粒将会有1个或多个位点被切开

15、，最多个或多个位点被切开，最多可能获得可能获得种大小不同的种大小不同的DNA片段。片段。解析解析Bcl 使质粒中的两个标记基因均被破坏，因此只能选使质粒中的两个标记基因均被破坏，因此只能选BamH I和和Hind两种限两种限制酶切割；根据制酶切割；根据BamH、Bcl和和Sau3A的识别序列，的识别序列，Sau3A在质粒上有三个酶在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为切位点，完全酶切可得到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片段，所以用四种片段，所以用Sau3A切图示质粒最多可能获得切图示质粒最多可能获得7种大小不同

16、的种大小不同的DNA片段。片段。答案答案BamH Hind718创新设计创新设计考点19创新设计创新设计考点（2）切割后产生末端的种类）切割后产生末端的种类粘性末端和平末端：当限制性核酸内切酶在它识别粘性末端和平末端：当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线两侧将序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是粘性末端，而当限制性核酸的两条链分别切开时，产生的是粘性末端，而当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的是平末端。内切酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的是平末端。2.限制性核酸内切酶与限制性核酸内切酶与DNA连接酶的关系连接酶的关系20创新设计创新设计考点3.与与DN

17、A有关的酶的比较有关的酶的比较项目项目作用底物作用底物作用部位作用部位形成产物形成产物限制性核酸限制性核酸内切酶内切酶DNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键粘性末端或粘性末端或平末端平末端DNA连接酶连接酶DNA片段片段磷酸二酯键磷酸二酯键重组重组DNA分子分子DNA聚合酶聚合酶脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸二酯键磷酸二酯键子代子代DNA解旋酶解旋酶DNA分子分子碱基对中的氢键碱基对中的氢键脱氧核苷酸单链脱氧核苷酸单链DNA（水解）酶（水解）酶DNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸游离的脱氧核苷酸21创新设计创新设计考点角度角度2基因工程原理和技术、应用基因工程原理和技术、应用3.为了增加菊

18、花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C（图（图1），拟将其与），拟将其与质粒（图质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中。）重组，再借助农杆菌导入菊花中。22创新设计创新设计考点下列操作与实验目的不符的是（）下列操作与实验目的不符的是（）A.用限制性核酸内切酶用限制性核酸内切酶EcoR和和DNA连接酶构建重组质粒连接酶构建重组质粒B.用含用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞基因导入细胞C.在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D.用分子

19、杂交技术检测用分子杂交技术检测C基因是否整合到菊花染色体上基因是否整合到菊花染色体上23创新设计创新设计考点解析解析在构建基因表达载体时，为保证目的基因与载体的连接，需要用同种限制在构建基因表达载体时，为保证目的基因与载体的连接，需要用同种限制性核酸内切酶进行切割产生相同的粘性末端，才能通过性核酸内切酶进行切割产生相同的粘性末端，才能通过DNA连接酶连接，图中目连接酶连接，图中目的基因的两端和启动子与终止子之间都有限制性核酸内切酶的基因的两端和启动子与终止子之间都有限制性核酸内切酶EcoR的切割位点，的切割位点，选用限制性核酸内切酶选用限制性核酸内切酶EcoR切割目的基因和载体，切割目的基因和

20、载体，A正确；菊花为双子叶植物，正确；菊花为双子叶植物，将目的基因导入双子叶植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，将目的基因导入双子叶植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，B正确；图正确；图2中重组中重组质粒中的抗性基因为潮霉素抗性基因，应该在培养基中添加潮霉素，筛选被转化质粒中的抗性基因为潮霉素抗性基因，应该在培养基中添加潮霉素，筛选被转化的菊花细胞，的菊花细胞，C错误；要检测转基因生物的染色体错误；要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，常上是否插入了目的基因，常用用DNA分子杂交技术，分子杂交技术，D正确。正确。答案答案C24创新设计创新设计考点4.（2018浙江重点中学联考）浙江重

21、点中学联考）下图为获得抗除草剂转基因玉米的技术路线，请回答：下图为获得抗除草剂转基因玉米的技术路线，请回答：（1）构建表达载体选择限制酶时，要求）构建表达载体选择限制酶时，要求Ti质粒内每种限制酶只有一个切割位点，质粒内每种限制酶只有一个切割位点，同时要求酶切后，同时要求酶切后，G基因形成的两个粘性末端序列不相同，这个过程需用基因形成的两个粘性末端序列不相同，这个过程需用种限制酶，目的是种限制酶，目的是。除草剂抗性基因。除草剂抗性基因G和和Ti质粒载体连接时，质粒载体连接时，DNA连接酶连接酶催化形成的化学键是催化形成的化学键是_。25创新设计创新设计考点（2）农杆菌转化愈伤组织时，）农杆菌转

22、化愈伤组织时，TDNA携带携带插入受体细胞的核插入受体细胞的核DNA。若核。若核DNA中仅插入一个中仅插入一个G基因，自交后代含基因，自交后代含G基因的植株中，纯合子占基因的植株中，纯合子占。（3）获得抗除草剂转基因玉米涉及到多次筛选，其中筛选含重组质粒的农杆菌应使）获得抗除草剂转基因玉米涉及到多次筛选，其中筛选含重组质粒的农杆菌应使用含用含的选择培养基，使用含的选择培养基，使用含的选择培养基筛选出的选择培养基筛选出转化的愈伤组织，再诱导愈伤组织再生出抗除草剂转基因玉米。转化的愈伤组织，再诱导愈伤组织再生出抗除草剂转基因玉米。26创新设计创新设计考点解析解析（1）由于题干要求）由于题干要求G基

23、因形成的两个粘性末端序列不相同，因此需要用基因形成的两个粘性末端序列不相同，因此需要用2种不种不同的限制酶进行酶切。由于粘性末端不同，因此可以防止自身环化。同的限制酶进行酶切。由于粘性末端不同，因此可以防止自身环化。DNA连接酶可催连接酶可催化化DNA片段之间形成磷酸二酯键。（片段之间形成磷酸二酯键。（2）TDNA可携带目的基因插入到受体细胞的可携带目的基因插入到受体细胞的核核DNA中。倘若仅插入一个中。倘若仅插入一个G基因，培育成的植株好比是单杂合子，自交后代含基因，培育成的植株好比是单杂合子，自交后代含G基基因的植株中，纯合子占因的植株中，纯合子占1/3。（。（3）由于抗生素对某些微生物具有抑制作用，因此筛选）由于抗生素对某些微生物具有抑制作用，因此筛选含重组质粒的农杆菌应使用含抗生素的选择培养基。而对植物细胞的筛选应使用含除含重组质粒的农杆菌应使用含抗生素的选择培养基。而对植物细胞的筛选应使用含除草剂的培养基，以筛选出能表达抗除草剂基因的玉米细胞。草剂的培养基，以筛选出能表达抗除草剂基因的玉米细胞。答案答案（1）2（不同）防止酶切产物自身环化（意思正确即可）磷酸二酯键（不同）防止酶切产物自身环化（意思正确即可）磷酸二酯键（2）目的基因（抗除草剂基因）目的基因（抗除草剂基因G）1/3（3）抗生素除草剂）抗生素除草剂27本节内容结束