高考生物一轮复习(基础知识整理+重难点聚集)专题1-基因工程课件-新人教版选修3.ppt

1、第一页，共42页。综合分析近几年各地高考理综试题生物部分，本专题有以下高考命题规律。1.命题内容(nirng)：基因工程的基本工具、基本操作程序、基因工程的应用。2.命题形式：有选择题和非选择题两种题型。第二页，共42页。3.命题思路：三种基本工具的作用及基因工程程序操作步骤是考试的热点；本部分可结合必修内容进行考查，同时也容易和胚胎工程、细胞工程一起进行综合考查。4.命题趋势：基因诊断、基因治疗、基因产品(chnpn)是生命研究的热点和前沿之一，是社会关注的焦点和热点。从如何获取目的基因,到基因表达载体的构建,及如何导入受体细胞,包括最后的检测与鉴定,是基因工程的完整过程,也是命题点所在。第

2、三页，共42页。根据近几年高考命题特点和规律(gul)，本专题的复习备考策略如下。1.知识方面：掌握三种工具的作用特点和基本操作程序；了解基因工程的应用和蛋白质工程的过程。2.能力方面：能够将本节内容同必修2和选修3的其他内容综合理解和联系起来。第四页，共42页。第五页，共42页。一、基因工程一、基因工程 基因工程又叫做基因工程又叫做 DNA重组技术。是指按照人们的愿望重组技术。是指按照人们的愿望(yunwng)，进行严格的设计，通过体外，进行严格的设计，通过体外DNA重组技术和转基因重组技术和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创

3、造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。的新的生物类型和生物产品。第六页，共42页。二、基因工程的基本工具二、基因工程的基本工具 1.“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）（1）功能：识别特定的核苷酸序列，切断磷酸二酯键。）功能：识别特定的核苷酸序列，切断磷酸二酯键。（2）结果：形成两种末端（即黏性末端和平末端）。）结果：形成两种末端（即黏性末端和平末端）。2.“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶（1）类型：）类型：Ecoli DNA连接酶、连接酶、T4DNA连接酶。连接酶。（2）作用）作用(zuyng)：连接两个：连接两个DNA片段的末端，形成

4、磷酸二酯片段的末端，形成磷酸二酯键。键。第七页，共42页。3.“分子运输车”载体（1）质粒的本质：小型环状的DNA分子。（2）具备条件：具有一至多个限制酶切割(qig)位点；具有标记基因；在受体细胞中复制并稳定保存。（3）其他载体：最常用的载体是质粒。其他载体有噬菌体的衍生物、动植物病毒。第八页，共42页。三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序 1.目的基因的获取目的基因的获取（1）从基因文库）从基因文库(wnk)中提取中提取:基因文库基因文库(wnk)包括包括 基因组文库基因组文库(wnk)和和 部分基因文库部分基因文库(wnk)。（2）利用化学方法直接）利用化学方法直接 人工

5、合成人工合成。（3）利用）利用 PCR技术技术 扩增目的基因。扩增目的基因。第九页，共42页。2.基因表达载体的构建 一个基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因。3.将目的基因导入受体细胞（1）导入植物细胞最常用(chn yn)的方法：农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。（2）导入动物细胞最常用(chn yn)的方法：显微注射技术。（3）导入微生物细胞常用(chn yn)方法：用 感受态细胞法（用Ca2+处理）。第十页，共42页。4.目的基因的检测与鉴定（1）检测DNA上是否插入了目的基因和目的基因是否转录，方法是采用分子杂交技术。（2）检测目的基因是否翻译，

6、方法是进行抗原抗体杂交。（3）进行个体(gt)生物学水平 的鉴定。第十一页，共42页。四、基因工程的应用四、基因工程的应用1.植物基因工程：（植物基因工程：（1）抗虫、抗病、抗逆转基因植物；（）抗虫、抗病、抗逆转基因植物；（2）利用转基因改良植物的品质和利用植物生产药物等。利用转基因改良植物的品质和利用植物生产药物等。2.动物基因工程：（动物基因工程：（1）提高动物生长速度，改善畜产品品质）提高动物生长速度，改善畜产品品质；（；（2）生产药物（乳腺）生产药物（乳腺(rxin)生物反应器）。生物反应器）。3.基因治疗：体内基因治疗和体外基因治疗。基因治疗：体内基因治疗和体外基因治疗。第十二页，共

7、42页。五、蛋白质工程五、蛋白质工程1.目标：根据人们对蛋白质功能的特定目标：根据人们对蛋白质功能的特定(tdng)需求，对蛋白质结需求，对蛋白质结构进行分子设计。构进行分子设计。2.过程：预期蛋白质功能过程：预期蛋白质功能 设计蛋白质结构设计蛋白质结构 推测应有的氨基酸推测应有的氨基酸序列序列找到对应的脱氧核苷酸序列。找到对应的脱氧核苷酸序列。第十三页，共42页。基因工程的理论基础1.基因(jyn)拼接的理论基础（1）DNA是主要的遗传物质；（2）DNA的基本组成单位都是四种脱氧核糖核苷酸；（3）DNA双螺旋结构。2.外源基因(jyn)表达的理论基础（1）基因(jyn)是控制生物性状独立遗传

8、的单位；第十四页，共42页。（2）遗传信息的传递都遵循中心法则；（3）生物界共用一套遗传密码。3.技术支持：基因转移载体的发现(fxin)；工具酶的发明；DNA体外重组的实现；重组DNA表达实验的成功。第十五页，共42页。基因工程的工具1.“分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。这种酶在原核生物中的作用是防止外来病原物的侵害，将外源DNA切割(qig)保证自身安全。（2）作用特点：切割(qig)外源DNA，对自身的DNA不起作用，达到保护自身的目的;第十六页，共42页。专一性：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的

9、两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。（3）作用结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式黏性末端和平末端。第十七页，共42页。（4）作用实质：使特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开。2.“分子缝合针”DNA连接酶(1)类型(lixng)：有两种DNA连接酶，Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶。相同点：都缝合磷酸二酯键。区别：第十八页，共42页。(2)与DNA聚合酶作用(zuyng)的比较 第十九页，共42页。（3）与限制(xinzh)酶的比较第二十页，共42页。3.“分子(fnz)运输车”载体（1）作用：作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。利用载体在宿主细胞内对目的

10、基因大量复制。（2）具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。第二十一页，共42页。（3）种类：最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。其他(qt)载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒。第二十二页，共42页。基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取（1）直接分离(fnl)基因：从自然界已有的物种中分离(fnl)，如从基因组文库中或者cDNA文库中分离(fnl)。（2）人工合成的方法：目前人工合成基因的方法主要有两条途径。逆转录法：以目的基因转录

11、成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。第二十三页，共42页。化学方法合成：已知核苷酸序列的小片段基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。（3）利用PCR技术扩增目的基因PCR是一种细胞外扩增DNA片段的技术，叫聚合酶链式反应。原理是利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解旋与结合。PCR的反应过程包括:变性：高温下双链DNA在热作用下氢键断裂，形成两条单链DNA。复性：低温两种引物通过碱基互补配对原则与两条单链DNA结合。延伸：中温条件下，

12、在Taq DNA聚合酶的作用下，以四种脱氧核糖核苷酸为原料(yunlio)，根据碱基互补配对原则，合成DNA新链。第二十四页，共42页。2.基因表达载体的构建（1）基因表达载体的组成：目的(md)基因、启动子、终止子、标记基因。（2）构建方法第二十五页，共42页。3.将目的(md)基因导入受体细胞第二十六页，共42页。4.目的基因的检测与鉴定（1）分子水平的检测导入检测：DNA分子杂交技术，即使用放射性同素标记的含目的基因的DNA片段作为探针检测。（2）个体生物学水平的鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。第二十七页，共42页。5.用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的-珠蛋白（1）从小

13、鼠中克隆出-珠蛋白基因的编码序列（cDNA）。（2）将cDNA连接上在大肠杆菌中可以适用(shyng)的启动子，另外加上抗四环素基因，构建成一个表达载体。第二十八页，共42页。（3）将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养(piyng)基上培养(piyng)大肠杆菌。如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会因不含有抗四环素基因而死掉；如果培养(piyng)基上长出大肠杆菌菌落，则表明-珠蛋白基因已进入其中。（4）培养(piyng)进入了-珠蛋白基因的大肠杆菌，收集菌体，破碎后从中提取-珠蛋白。第二十九页，共42页。农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，

14、因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列(xili)问题。第三十页，共42页。（1）一般情况下农杆菌不能感染的植物是，利用农杆菌自然条件下感染植物的特点，能实现。具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T-DNA片段，它具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞上的特点，因此只要将携带外源基因的DNA片段插入到（部位）即可。（2）根据T-DNA的这一转移特点，推测该DNA片段上可能含有控制（酶）合成的基因。第三十一页，共42页。（3）图中c过程中，能促进农杆菌向植物细胞转移的物质是类化合物。（4）要获取能表现出新性状的植株，d过程涉及的生物学技术是。（5）植物基因工程中

15、除了农杆菌转化法之外，还可采取等。（至少写出两种）第三十二页，共42页。（1）一般农杆菌(gnjn)不能感染的植物是单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物，利用其感染性，可实现将目的基因导入到植物细胞。真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上的是农杆菌(gnjn)T-DNA片段，因此目的基因必须插入到该部位才能成功转移。（2）根据T-DNA这一转移特点，可以推测该DNA片段可控制合成DNA连接酶、限制酶，才能实现与双子叶植物细胞染色体DNA的整合。（3）植物细胞受伤后可产生酚类物质，促进农杆菌(gnjn)向植物细胞转移。第三十三页，共42页。（1）单子叶植物将目的基因导入到植物细胞

16、染色体的DNAT-DNA片段（内部(nib)）（2）DNA连接酶、限制酶（3）酚（4）植物组织培养（5）基因枪法、花粉管通道法（4）d过程涉及的生物学技术是植物组织培养，通过脱分化、再分化，最终(zu zhn)形成完整的植物体。（5）植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还可采用基因枪法和花粉管通道法等。第三十四页，共42页。基因工程的应用1.植物(zhw)基因工程应用第三十五页，共42页。2.动物基因工程(jyn gngchng)应用第三十六页，共42页。3.基因治疗 第三十七页，共42页。4.乳腺(rxin)生物反应器与微生物生产的比较第三十八页，共42页。a.如果工程菌为原核生物，因其没有

17、内质网、高尔基体，所以不能生产糖蛋白类物质。b.基因治疗能从根本上治疗遗传病，不能治疗传染病，但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理，只处于初期的试验阶段。c.乳腺(rxin)生物反应器受生物性别的限制，但从动物的尿液中提取的目的基因产物则不受性别限制。第三十九页，共42页。5.蛋白质工程(gngchng)第四十页，共42页。下列关于基因工程应用的叙述，正确的是()A.我国的转基因抗虫棉转入的抗虫基因是Bt毒蛋白(dnbi)基因B.利用乳腺生物反应器能够获得一些重要医药产品，如人的血清白蛋白(dnbi)，这是因为将人的血清白蛋白(dnbi)基因转入了动物的乳腺细胞中C.由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用D.为培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体第四十一页，共42页。转基因抗虫棉转入的抗虫基因是Bt毒蛋白基因；利用(lyng)乳腺生物反应器能够获得人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因转入了动物的受精卵细胞中，且在乳腺细胞中表达产生了人的血清白蛋白；大肠杆菌细胞中缺少内质网、高尔基体等细胞器，获得人的干扰素后要经过进一步的修饰才具有生物活性；为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时可以受精卵为受体细胞，也可以是体细胞。A第四十二页，共42页。