2019届高三一轮复习《基因工程》ppt课件

选修选修3现代生物科技专题现代生物科技专题第第1讲基因工程讲基因工程选修3现代生物科技专题第1讲基因工程高考总复习 生物考纲考纲要求要求全国卷全国卷5年年7考高考指数考高考指数基因工程的诞生基因工程的诞生2016年新课标年新课标卷、卷、2016年新课标年新课标卷、卷、2015年年新课标新课标卷、卷、2015年新课标年新课标卷、卷、2014年新课标年新课标卷、卷、2013年新课标年新课标卷、卷、2012年新课标卷年新课标卷基因工程的原理及技术基因工程的原理及技术(含含PCR技术技术)基因工程的应用基因工程的应用蛋白质工程蛋白质工程转基因生物的安全性转基因生物的安全性热点透视热点透视基因工程的操作步骤及原理；蛋白质工程的概念、目标和操作流程基因工程的操作步骤及原理；蛋白质工程的概念、目标和操作流程考纲要求全国卷5年7考高考指数基因工程的诞生2高考总复习 生物一、基因工程的概念一、基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名基因拼接技术或基因拼接技术或_技术技术操作环境操作环境_操作对象操作对象基因基因操作水平操作水平_水平水平基本过程基本过程剪切剪切_表达表达基因工程的原理基因工程的原理结果结果人类需要的人类需要的_或生物类型或生物类型优点优点可可_生物的遗传性状；生物的遗传性状；可克服可克服远缘杂交不亲和性远缘杂交不亲和性生物体外生物体外DNA分子分子拼接拼接导入入基因基因产物物定向改造定向改造基因重基因重组DNA重重组一、基因工程的概念基因工程的别名基因拼接技术或_高考总复习 生物二、二、DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具黏性末端黏性末端原核生物原核生物磷酸二磷酸二酯键二、DNA重组技术的基本工具黏性末端原核生物磷酸二酯键高考总复习 生物2019届高三一轮复习基因工程ppt课件高考总复习 生物磷酸二磷酸二酯键平末端平末端黏性末端黏性末端磷酸二酯键平末端黏性末端高考总复习 生物1限制酶与限制酶与DNA连接酶的关系连接酶的关系(1)限制酶和限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制酶不切割自身限制酶不切割自身DNA的原因：的原因：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。修饰。1限制酶与DNA连接酶的关系高考总复习 生物2与与DNA分子相关的几种酶比较分子相关的几种酶比较项目项目限制酶限制酶DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用底物作用底物DNA分子分子DNA分子片段分子片段脱氧脱氧核苷酸核苷酸DNA分子分子作用部位作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键碱基对间的氢键作用特点作用特点切割目的基因及载体，能切割目的基因及载体，能专一性识别双链专一性识别双链DNA分子分子的某种特定的核苷酸序列，的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开酸二酯键断开将双链将双链DNA片段片段“缝合缝合”起来，恢复起来，恢复被限制酶切开的两被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷个核苷酸之间的磷酸二酯键酸二酯键只能将单个脱只能将单个脱氧核苷酸添加氧核苷酸添加到脱氧核苷酸到脱氧核苷酸链上链上将将DNA两条链之两条链之间的氢键打开间的氢键打开作用结果作用结果形成黏性末端或平末端形成黏性末端或平末端形成重组形成重组DNA分子分子形成新的形成新的DNA分子分子形成单链形成单链DNA分分子子2与DNA分子相关的几种酶比较项目限制酶DNA连接酶DNA高考总复习 生物自我复制自我复制目的基因目的基因质粒粒自我复制目的基因质粒高考总复习 生物选择限制酶选择限制酶 的注意事项的注意事项(1)根据目的基因两端的限制根据目的基因两端的限制酶酶切点确定限制切点确定限制酶酶的种的种类所所选的限制的限制酶酶不能破坏目的基因。不能破坏目的基因。所所选的限制的限制酶酶不能全部破坏不能全部破坏标记基因，至少要保留基因，至少要保留1个个标记基因。基因。切割切割质粒的限制粒的限制酶酶要与切割目的基因的限制要与切割目的基因的限制酶酶一致，以确保具有相同的黏性末端。一致，以确保具有相同的黏性末端。为避免目的基因和避免目的基因和质粒的自身粒的自身环化和随意化和随意连接，可使用两种不同的限制接，可使用两种不同的限制酶酶分分别切割目切割目的基因和的基因和质粒，如粒，如图甲可甲可选择用用Pst和和EcoR两种限制两种限制酶酶(但要确保但要确保质粒上也有粒上也有这两种限制两种限制酶酶的切点的切点)。选择限制酶(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类高考总复习 生物1思考判断思考判断(1)DNA连连接接酶酶可可把把目目的的基基因因与与载载体体的的黏黏性性末末端端的的碱碱基基黏黏合合，形成重组形成重组DNA。()(2)Ecoli DNA连连接接酶酶既既可可以以连连接接平平末末端端，又又可可以以连连接接黏黏性性末端。末端。()(3)Taq酶酶是是用用PCR仪仪对对DNA分分子子扩扩增增过过程程中中常常用用的的一一种种耐耐高温的高温的DNA连接酶。连接酶。()三、练习三、练习1思考判断三、练习高考总复习 生物2下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是()A用用限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶切切割割一一个个DNA分分子子中中部部，获获得得一一个个目目的的基因时，被水解的磷酸二酯键有基因时，被水解的磷酸二酯键有2个个B限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶识识别别序序列列越越短短，则则该该序序列列在在DNA中中出出现现的的几率就越大几率就越大CCATG和和GGATCC序序列列被被限限制制酶酶切切出出的的黏黏性性末末端端碱基数不同碱基数不同D只只有有用用相相同同的的限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶处处理理含含目目的的基基因因的的片片段段和和质质粒，才能形成重组质粒粒，才能形成重组质粒B2下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是()B高考总复习 生物3(2017年年广广东东对对口口升升学学模模拟拟)限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶Mun和和限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶EcoR的的识识别别序序列列及及切切割割位位点点分分别别是是CAATTG和和GAATTC。如如图图表表示示四四种种质质粒粒和和目目的的基基因因，其其中中箭箭头头所所指指部部位位为为限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶的的识识别别位位点点，质质粒粒的的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是()A BC D A3(2017年广东对口升学模拟)限制性核酸内切酶Mun和高考总复习 生物4、大、大肠杆菌及杆菌及质粒粒载体的体的结构构 模式模式图，据，据图回答。回答。能能够自我复制自我复制 具有具有遗传特性特性 DNADNA连接接酶酶 标记基因基因 供重供重组DNA的的鉴定和定和选择 能能够自我复制自我复制 具有具有遗传特性特性 能能够自我复制自我复制 具有具有遗传特性特性 能能够自我复制自我复制 具有具有遗传特性特性 4、大肠杆菌及质粒载体的结构能够自我复制 具有遗传特性 DN高考总复习 生物编码蛋白质编码蛋白质基因文库基因文库mRNA反转录反转录DNA合成仪合成仪PCR 编码蛋白质基因文库mRNA反转录DNA合成仪PCR高考总复习 生物2基因表达载体的构建基因表达载体的构建基因工程的核心基因工程的核心(1)目目 的的：使使 目目 的的 基基 因因 在在 受受 体体 细细 胞胞 中中 _，并并 且且 可可 以以_，同时使目的基因能够表达和发挥作用。，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成基因表达载体的组成稳定存在稳定存在遗传给下一代遗传给下一代 RNA聚合酶聚合酶转录转录转录转录目的基因目的基因2基因表达载体的构建基因工程的核心稳定存在遗传给下一高考总复习 生物基因工程中的基因工程中的3个易错点个易错点(1)基因表达载体基因表达载体载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。(2)目目的的基基因因的的插插入入位位点点不不是是随随意意的的：基基因因表表达达需需要要启启动动子子与与终终止止子子的的调调控控，所所以以目目的的基基因因应应插插入入到到启启动动子子与与终终止止子子之之间间的的部部位位，若若目目的基因插入到启动子内部，启动子将失去其功能。的基因插入到启动子内部，启动子将失去其功能。(3)启启动动子子起起始始密密码码子子，终终止止子子终终止止密密码码子子：启启动动子子和和终终止止子子位位于于DNA片片段段上上，分分别别控控制制转转录录过过程程的的启启动动和和终终止止；起起始始密密码码子子和和终终止止密码子位于密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。上，分别控制翻译过程的启动和终止。基因工程中的3个易错点高考总复习 生物(3)构建过程构建过程同种限制酶同种限制酶DNA连接连接(3)构建过程同种限制酶DNA连接高考总复习 生物3将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞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_受体细胞受体细胞体细胞体细胞_原核细胞原核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质粒的质粒的TDNA上上导入农杆菌导入农杆菌侵染侵染植物细胞植物细胞整合到受体细胞的整合到受体细胞的染色体染色体DNA上上表达表达将含有目的基因的表达载体提将含有目的基因的表达载体提纯纯取卵取卵(受精卵受精卵)显微注射显微注射受精卵发育受精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细胞感受态细胞重组表达载体与感受态细胞混重组表达载体与感受态细胞混合合感受态细胞吸收感受态细胞吸收DNA分子分子农杆菌转化法农杆菌转化法显微注射法显微注射法Ca2处理法处理法 受精卵受精卵 3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高考总复习 生物4目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定DNA分子杂交分子杂交分子杂交分子杂交抗原抗原抗体杂交抗体杂交抗性实验抗性实验杂交带杂交带抗性抗性抗虫、抗病抗虫、抗病接种实验接种实验是否抗虫是否抗虫是否抗病是否抗病分子水平检测个体水平检测4目的基因的检测与鉴定DNA分子杂交分子杂交抗原抗体高考总复习 生物1思考判断思考判断 (1)基因表达载体中含有启动子和终止密码。基因表达载体中含有启动子和终止密码。()(2)如果某种生物的如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库文库中的某个基因与该生物的基因组文库 中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同。中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同。（）2科科学学家家将将比比目目鱼鱼的的抗抗冻冻蛋蛋白白基基因因转转移移到到西西红红柿柿细细胞胞内内培培育育出出“抗抗冻冻西西红柿红柿”，在，在“目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定”环节，不需要进行的是环节，不需要进行的是A利利用用标标记记基基因因，将将含含有有比比目目鱼鱼抗抗冻冻蛋蛋白白基基因因的的西西红红柿柿细细胞胞筛筛选选出出来来B利用分子探针，检测利用分子探针，检测“抗冻西红柿抗冻西红柿”的的DNA上是否插入了抗冻蛋白上是否插入了抗冻蛋白 基因基因C利用相应的抗体，检测利用相应的抗体，检测“抗冻西红柿抗冻西红柿”细胞中是否形成抗冻蛋白质细胞中是否形成抗冻蛋白质D进行抗寒栽培实验，检测进行抗寒栽培实验，检测“抗冻西红柿抗冻西红柿”是否能在寒冷环境中生存是否能在寒冷环境中生存A1思考判断2科学家将比目鱼的抗冻蛋白基因转移到西红柿细胞高考总复习 生物CC高考总复习 生物3(2016年年福福建建普普高高毕毕业业班班质质检检)为为探探究究SHH基基因因与与角角化化囊囊肿肿发发生生的的相相关关性性，科科研研人人员员利利用用SHH基基因因的的非非模模板板链链转转录录合合成成的的RNA作作为为探探针针，进进行行分分子子杂杂交交实实验验，以以检检测测SHH基基因因在在角角化化囊囊肿肿中中的的表表达达情情况况。其其基基本本流流程程如如图图：(Amp表表示示氨氨苄苄青青霉霉素抗性基因；素抗性基因；LacZ基因被基因被SHH基因插入后不表达基因插入后不表达)考向预测考向预测1：考查基因工程的操作过程：考查基因工程的操作过程3(2016年福建普高毕业班质检)为探究SHH基因与角化囊高考总复习 生物请回答：请回答：(1)重重组组载载体体中中SHH基基因因转转录录合合成成RNA探探针针时时，_(填填“需需要要”或或“不不需需要要”)启动子。启动子。(2)步步骤骤中中，用用Ca2处处理理大大肠肠杆杆菌菌，使使之之成成为为_细细胞胞，然然后后导导入入重重组组载载体体。实实验验中中，用用添添加加氨氨苄苄青青霉霉素素的的培培养养基基培培养养大大肠肠杆杆菌菌，未未导导入入质质粒粒的的细细菌菌将将会会死死亡，原因是这些细菌不含有亡，原因是这些细菌不含有_基因。基因。(3)将将制制备备的的探探针针加加入入角角化化囊囊肿肿切切片片中中，探探针针将将与与_形形成成杂杂交带，进而判断交带，进而判断SHH基因的转录情况。基因的转录情况。需要感受态Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性)SHH转录的mRNA需要感受态Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性)SHH转录的mRN高考总复习 生物4(2017年年福福建建三三明明第第一一中中学学月月考考)绞绞股股蓝蓝细细胞胞中中含含有有抗抗烟烟草草花花叶叶病病毒毒(TMV)基基因因，可可以以合合成成一一种种抗抗TMV蛋蛋白白，叶叶片片对对TMV具具有有抗抗感感染染性性。烟烟草草是是重重要要的的经经济济作作物物，由由于于TMV的的感感染染会会导导致致大大幅幅度度减减产产。研研究究人人员员利利用用转转基基因因技技术术培培育育出出了了抗抗TMV的烟草，主要流程如图所示：的烟草，主要流程如图所示：4(2017年福建三明第一中学月考)绞股蓝细胞中含有抗烟草高考总复习 生物(1)科科学学家家首首先先从从绞绞股股蓝蓝细细胞胞中中提提取取抗抗TMV基基因因转转录录的的RNA，然然后后合合成成目目的的基基因因。图图中中过过程程表表示示_，获获得得的的DNA必必须须在在两两侧侧添添加加_和和_。(2)过程过程构建重组构建重组Ti质粒时，必须使用质粒时，必须使用_和和_两种工具酶。两种工具酶。(3)由由图图分分析析，在在过过程程构构建建的的重重组组Ti质质粒粒上上应应该该含含有有卡卡那那霉霉素素抗抗性性基基因因作为作为_，重组，重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是质粒导入烟草体细胞的方法是_。(4)在在过过程程培培养养基基中中除除含含有有卡卡那那霉霉素素及及植植物物必必需需的的各各种种营营养养成成分分外外，还必须添加还必须添加_，以保证受体细胞能培养成再生植株。，以保证受体细胞能培养成再生植株。(5)过过程程可可采采取取_的的方方法法，检检测测植植株株是是否否合合成成了了抗抗TMV蛋蛋白白。在在个个体体水水平平的的鉴鉴定定过过程程中中，可可通通过过_的的方方法法来来确定植株是否具有抗性。确定植株是否具有抗性。逆(反)转录启动子终止子限制酶DNA连接酶标记基因农杆菌转化法植物激素抗原抗体杂交接种烟草花叶病毒(1)科学家首先从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA，高考总复习 生物四、基因工程的应用四、基因工程的应用技术名称技术名称应用应用植物基因工植物基因工程程培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和_转转基因植物，利用转基因技术改良植物的品质基因植物，利用转基因技术改良植物的品质动物基因工动物基因工程程提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作动物生产药物，用转基因动物作_的供体的供体基因治疗基因治疗把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥功能，把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥功能，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗抗逆抗逆器官移植器官移植四、基因工程的应用技术名称应用植物基因工程培育抗虫转基因植物高考总复习 生物五、蛋白质工程五、蛋白质工程1概念理解概念理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。(2)操作：操作：_或基因合成。或基因合成。(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出结果：改造了现有蛋白质或制造出_。(4)目目的的：根根据据人人们们对对蛋蛋白白质质功功能能的的特特定定需需求求，对对_进进行行分子设计。分子设计。2蛋白质工程的设计流程蛋白质工程的设计流程基因修饰基因修饰新的蛋白质新的蛋白质蛋白质结构蛋白质结构功能功能蛋蛋白质结构白质结构氨氨 基酸序列基酸序列脱氧核脱氧核 苷酸序列苷酸序列五、蛋白质工程基因修饰新的蛋白质蛋白质结构功能蛋氨 高考总复习 生物3蛋白质工程与基因工程的关系蛋白质工程与基因工程的关系比较项目比较项目蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程区区别别过程过程预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计预期设计预期的蛋白质结构的蛋白质结构推测应有的推测应有的氨基酸序列氨基酸序列找到相对应的找到相对应的脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列获取目的基因获取目的基因构建基因表达载构建基因表达载体体将目的基因导入受体细胞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实质实质定向改造或生产人类所需的定向改造或生产人类所需的蛋白质蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产得人类所需的生物类型或生物产品品结果结果 可生产自然界没有的蛋白质可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质联系联系蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程第二代基因工程基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造改造3蛋白质工程与基因工程的关系比较项目蛋白质工程基因工程区别高考总复习 生物1蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A基因工程原则上能生产任何蛋白质基因工程原则上能生产任何蛋白质B蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白 质质C蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工 程程B1蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()B高考总复习 生物2、对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通、对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？过对基因的操作来实现？，原因是原因是_。要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成。要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成。改造过的基因能够遗传，且改造基因易于造作。改造过的基因能够遗传，且改造基因易于造作。2、对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是高考总复习 生物来源、作用、特点、结果作用、种类条件、种类基因文库、人工合成、PCR扩增目的、组成植物、动物、微生物分子水平、个体水平基础、操作、结果、目的设计流程：预、设、推、找来源、作用、特点、结果作用、种类条件、种类基因文库、人工合成