2014届高考生物一轮复习金榜课件知识概览主干回顾核心归纳选修3专题1基因工程共89张PPT1

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2014届高考生物一轮复习金榜课件(知识概览+主干回顾+核心归纳)：选修3-专题1基因工程(共89张PPT),2014届高考生物一轮复习金榜课件(知识概览+主干回顾+核心归纳)：选修3-专题1基因工程(共89张PPT)2014届高考生物一轮复习金榜课件(知识概览+主干回顾+核心归纳)：选修3-专题1基因工程(共89张PPT),一、基因工程的概念理解,1.,供体,:,提供,_;2.,操作环境,:_;,3.,操作水平,:_;4.,原理,:_;,5.,受体,:,表达目的基因,;6.,本质,:,性状在,_,体内表达,;,7.,优点,(1),与杂交育种相比,:,克服了,_,的障碍。,(2),与诱变育种相比,:_,改造生物遗传性状。,目的基因,体外,分子水平,基因重组,受体,远缘杂交不亲和,定向,二、,DNA,重组技术的基本工具,1.,限制性核酸内切酶,(,简称,:_),(1),来源,:,主要是从,_,生物中分离纯化出来的。,(2),作用,:,识别特定的,_,并切开相应两个核苷酸之间,的,_,。,(3),结果,:,产生,_,或平末端。,2.DNA,连接酶,(1),种类,:,按来源可分为,E,coliDNA,连接酶和,T,4,DNA,连接酶。,(2),作用,:,在两个核苷酸之间形成磷酸二酯键以连接,_,_,。,限制酶,原核,核苷酸序列,磷酸二酯键,黏性末端,两段,DNA,片,段,3.,载体,(1),种类,:_,、,噬菌体的衍生物、动植物病毒等。,能自我复制,(2),质粒特点 有一个至多个,_,有特殊的,_,质粒,限制酶切割位点,标记基因,三、基因工程的基本操作程序,1.,目的基因的获取,(1),目的基因,:,主要是指编码蛋白质的,_,。,(2),获取方法,:,从,_,中获取目的基因,利用,_,扩增目的基因,通过,DNA,合成仪用化学方法直接人工合成,基因,基因文库,PCR,技术,2.,基因表达载体的构建,基因工程的核心,(1),基因表达载体的组成,:_,、启动子、终止子、,_,_,。,启动子,:,a.,位置,:,位于,_,。,b.,作用,:,是,RNA,聚合酶识别和结合的部位,驱动基因,_,最终获得所需要的蛋白质。,终止子,:,a.,位置,:,位于基因的尾端。,b.,作用,:,使,_,在所需要的地方停止下来。,目的基因,标记,基因,基因的首端,转录出,mRNA,转录,(2),构建目的,:,使目的基因在,_,中稳定存在,并且可以遗传给下一代,;,使,_,能够表达和发挥作用。,受体细胞,目的基因,3.,将目的基因导入受体细胞,(1),转化,:,目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持,_,_,的过程。,(2),常用方法,(,连线,):,稳,定和表达,4.,目的基因的检测与鉴定,方法,检测或鉴定目的,水平,DNA,分子杂交技术,检测目的基因的有无,_,水平,分子杂交技术,_,_,目的基因是否翻译,生物性状的表达与否,_,个体水平,目的基因是否转录,抗原,-,抗体杂交技术,目的基因是否表达,分子,四、基因工程的应用,1.,转基因植物,植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,(,如抗除草,剂、抗虫、抗病、,_,和抗盐碱等,),以及改良,_,_,和利用植物,_,等方面。,2.,转基因动物,动物基因工程在动物品种改良、建立,_,、器官移植,等方面显示了广阔的应用前景。,抗干旱,农作物的品,质,生产药物,生物反应器,3.,基因工程药物,(1),来源,:,转基因的,_,。,(2),成果,:,细胞因子、抗体、疫苗、激素等。,(3),作用,:,用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、,_,、,各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。,4.,基因治疗,(1),方法,:,把,_,导入病人体内,使该基因的表达产物发挥,功能。,(2),效果,:,治疗,_,的最有效的手段。,(3),分类,:_,和体外基因治疗。,工程菌,遗传病,正常基因,遗传病,体内基因治疗,五、蛋白质工程,1.,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。,(2),操作,:_,或基因合成。,(3),结果,:,改造了现有蛋白质或制造出,_,。,(4),目的,:,满足人类的生产和生活的需求。,2.,操作过程,从预期的,_,出发设计预期的,_,推测应,有的,_,找到相对应的,_(,基因,),基,因表达产生需要的蛋白质。,基因修饰,新的蛋白质,蛋白质功能,蛋白质结构,氨基酸序列,脱氧核苷酸序列,1.,限制酶只能用于切割目的基因。,( ),【,分析,】,限制酶既能用于切割目的基因,也能用于切割载体。,2. DNA,连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。,( ),【,分析,】,DNA,连接酶连接的是两个双链,DNA,片段之间的磷酸二酯,键。,3.E,coliDNA,连接酶既可以连接平末端,又可以连接黏性末,端。,( ),【,分析,】,E,coliDNA,连接酶只能将双链,DNA,片段的黏性末端连,接起来,不能将双链,DNA,片段的平末端进行连接。,4.,质粒是小型环状,DNA,分子,是基因工程常用的载体。,( ),【,分析,】,质粒是具有复制能力的很小的双链环状,DNA,分子,是基,因工程常用的载体。,5.,载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中,使之稳定存在,并表达。,( ),【,分析,】,基因工程中利用载体将目的基因导入受体细胞中并使,之稳定存在并表达。,6.,蛋白质工程可按照人的意愿生产出自然界中不存在的蛋白,质。,( ),【,分析,】,蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生理,功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质,进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的,需要。,7.,蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工,程。,( ),【,分析,】,蛋白质工程包含多学科的综合科技工程领域,但它是,在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。,考点一,基因工程的工具,1.,限制酶和,DNA,连接酶的关系,(1),限制酶和,DNA,连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。,(2),限制酶不切割自身,DNA,的原因是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。,(3),限制酶是一类酶,而不是一种酶。,(4)DNA,连接酶起作用时,不需要模板。,2.,作为载体的条件,条件,适应性,稳定并能复制,目的基因稳定存在且数量可扩大,有一个至多个限制酶切割位点,可携带多个或多种外源基因,具有特殊的标记基因,便于重组,DNA,的鉴定和选择,【,拓展延伸,】,与,DNA,有关的五种酶的比较,作用底物,作用部位,形成产物,限制酶,DNA,分子,磷酸二酯键,黏性末端或平末端,DNA,连接酶,DNA,片段,磷酸二酯键,重组,DNA,分子,DNA,聚合酶,脱氧核苷酸,磷酸二酯键,子代,DNA,解旋酶,DNA,分子,碱基对间,的氢键,形成脱氧核苷酸单链,DNA,(,水解,),酶,DNA,分子,磷酸二酯键,游离的脱氧核苷酸,【,典例,1】,(2012,江苏高考,),图,1,表示含有目的基因,D,的,DNA,片段长度,(bp,即碱基对,),和部分碱基序列,图,2,表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有,Msp,、,BamH,、,Mbo,、,Sma4,种限制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为,C,CGG,、,G,GATCC,、,GATC,、,CCC,GGG,。请回答下列问题,:,(1),图,1,的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由,连接。,(2),若用限制酶,Sma,完全切割图,1,中,DNA,片段,产生的末端是,_,末端,其产物长度为,。,(3),若图,1,中虚线方框内的碱基对被,T-A,碱基对替换,那么基因,D,就突变为基因,d,。从杂合子中分离出图,1,及其对应的,DNA,片段,用限制酶,Sma,完全切割,产物中共有,种不同长度的,DNA,片段。,(4),若将图,2,中质粒和目的基因,D,通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是,。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌,一般需要用添加,_,的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因,D,不能正确表达,其最可能的原因是,。,【,解析,】,(1),两条脱氧核苷酸链之间的碱基通过氢键相连,一条脱氧核苷酸链中相邻的碱基通过脱氧核糖,-,磷酸,-,脱氧核糖连接。,(2),根据限制酶,Sma,识别的碱基序列可知,限制酶,Sma,切割产生的末端为平末端。在图,1,序列中共有,2,个,Sma,的切割位点,切割后形成,3,种不同长度的产物,分别为,537 bp,、,790 bp,、,661 bp,。,(3),图,1,中有,Sma,的两个识别序列,完全切割后产生,3,个不同长度的,DNA,片段,若虚框中的碱基被,T-A,替换,则产生,2,个,DNA,片段,其中,1,个,DNA,片段与上次切割的相同,因此经完全切割后共产生,4,种不同长度的,DNA,片段。,(4),切割目的基因可选用限制酶,BamH,和限制酶,Mbo,但限制酶,Mbo,可将质粒中的抗生素,A,抗性基因和抗生素,B,抗性基因都破坏,而限制酶,BamH,只破坏抗生素,A,抗性基因,因此只能选用限制酶,BamH;,重组质粒中含有抗生素,B,抗性基因,因此可在含抗生素,B,的培养基上培养。,答案,:,(1),脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖,(2),平,537 bp,、,790 bp,、,661 bp,(3)4,(4)BamH,抗生素,B,同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因,D,与质粒反向连接,【,变式训练,】,据图表回答问题,:,几种限制酶识别序列及切割位点表,限制酶,Sma,EcoR,Pst,切割位点,CCCGGG,GGGCCC,GAATTC,CTTAAG,CTGCAG,GACGTC,(1),假设所用的限制酶均能将所识别的位点完全切开,采用,EcoR,和,Pst,酶切含有目的基因的,DNA,片段,能得到,种,DNA,片段。如果将质粒和含目的基因的,DNA,片段只用,EcoR,酶切,酶切产物再加入,DNA,连接酶,其中由两个,DNA,片段之间连接形成的产物有,、,、,。,(2),为了防止目的基因和质粒表达载体酶切后的末端任意连接,酶切时应该选用的酶是,、,。,【,解析,】,(1),含目的基因的,DNA,分子上含有,2,个,EcoR,和,1,个,Pst,的酶切位点,三个切点全部切开,则形成,4,种,DNA,片段。质粒与含目的基因的,DNA,片段都用,EcoR,切割,目的基因两端和质粒的切口处的黏性末端相同,只考虑两个,DNA,片段相连,则会形成三种连接产物,即质粒与质粒相连、质粒与目的基因相连、目的基因与目的基因相连。,(2),为了防止自连,可选用,EcoR,和,Sma,两种酶同时切割,因为质粒和,DNA,片段均有这两种酶存在。,答案,:,(1)4,质粒,质粒连接物目的基因,目的基因连接物质粒,目的基因连接物,(2)EcoR,Sma,考点二,基因工程的基本操作程序和应用,1.,基因工程的基本操作程序,(1),目的基因的获取,:,直接分离,人工化学合成,:,适用于分子较小的基因。,从基因文库中获取,利用,PCR,技术扩增,(2),基因表达载体的构建,:,启动子、终止子,基因表达载体的组成 标记基因,目的基因,基因表达载体的构建步骤,:,(3),将目的基因导入受体细胞,:,生物种类,植物,动物,微生物,常用方法,农杆菌转化法,显微注射技术,感受态细胞法,受体细胞,体细胞,受精卵,原核细胞,转化过程,将目的基因插入到,Ti,质粒的,T-DNA,上转入农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的染色体,DNA,上表达,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,Ca,2+,处理细胞感受态细胞重组表达载体,DNA,分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收,DNA,分子,(4),目的基因的检测与鉴定,:,2.,基因工程的应用,(1),乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较,:,比较项目,乳腺生物反应器,工程菌,基因结构,动物基因的结构与人类基因的结构基本相同,细菌或酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异,基因表达,合成的药物蛋白与天然蛋白质相同,细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器,产生的药物蛋白可能没有活性,受体细胞,动物的受精卵,微生物细胞,比较项目,乳腺生物反应器,工程菌,导入目,的基因,的方式,显微注射法,感受态细胞法,生产条件,不需严格灭菌,温度等外界条件对其影响不大,需严格灭菌,严格控制工程菌所需的温度、,pH,、营养物质浓度等外界条件,药物提取,从动物乳汁中提取,从微生物细胞中提取,(2),基因治疗与基因诊断,:,原理,操作过程,进展,基因,治疗,基因,表达,利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中,以表达出正常性状来治疗,临床,实验,基因,诊断,碱基互,补配对,制作特定,DNA,探针与病人样品,DNA,混合分析杂交带情况,临床,应用,【,高考警示,】,(1),限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同,:,获取一个目的基因需限制酶剪切,2,次,共产生,4,个黏性末端或平末端,切割质粒则只需要限制酶剪切,1,次,因为质粒是环状,DNA,分子,而目的基因在,DNA,分子链上。,(2),目的基因的插入位点不是随意的,:,基因表达需要启动子与终止子的调控,所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。,(3),基因工程操作过程中只有第三步,(,将目的基因导入受体细胞,),没有碱基互补配对现象,:,第一步存在逆转录法获得,DNA,第二步存在黏性末端连接现象,第四步存在检测分子水平杂交。,(4),并非所有个体都可作为乳腺生物反应器,:,操作成功的应该是雌性个体,个体本身的繁殖速度较高,泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。,【,典例,2】,(2013,靖江模拟,),许多大肠杆菌的质粒上含有,lacZ,基因,其编码的产物,-,半乳糖苷酶在,X-gal,和,IPTG,存在下,可以产生蓝色沉淀,使菌落呈现蓝色,否则菌落呈现白色。基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞,过程如图所示。请据图回答,:,(1),基因工程中,构建基因表达载体的目的是,。,(2),限制酶,EcoR,的识别序列和切割位点是,-G,AATTC-,Sma,的识别序列和切割位点是,-CCC,GGG-,。图中目的基因被切割下来和质粒连接之前,需在目的基因的右侧连接相应的末端,连接的末端序列是,连接过程中需要的基本工具是,。,(3),转化过程中,大肠杆菌应先用,处理,使其处于能吸收周围,DNA,的状态。,(4),菌落颜色为白色的是,原因是,。,(5),菌落中的目的基因是否表达,可采用的检测办法是,。,【,解析,】,(1),基因工程中,构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,能遗传给后代,并表达和发挥作用。,(2),根据限制酶,EcoR,和,Sma,的识别序列和切割位点和图解判断,图中目的基因被切割下来和质粒连接之前,需在目的基因的右侧连接相应的末端,连接的末端序列是,-TTAA,连接过程中需要的基本工具是,DNA,连接酶。,(3),转化过程中,大肠杆菌应先用,Ca,2+,处理,使其处于能吸收周围,DNA,的状态。,(4),由于,lacZ,标记基因区插入外源基因后被破坏,不能表达出,-,半乳糖苷酶,故菌落为白色菌落。,(5),可采用抗原,-,抗体杂交的办法检测菌落中的目的基因是,否表达。,答案,:,(1),使目的基因在受体细胞中稳定存在,能遗传给后代,并表达和发挥作用,(2)-TTAA,DNA,连接酶,(3)Ca,2+,(4),菌落,lacZ,标记基因区插入外源基因后被破坏,不能表达出,-,半乳糖苷酶,故菌落为白色,(5),抗原,-,抗体杂交,【,变式训练,】,乳腺生物反应器是基于转基因技术平台,将外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺能够天然、高效合成分泌蛋白。如图为利用生物工程技术让羊生产治疗心脏病药物,tPA,的大致过程。请据图分析回答,:,(1),图中表示基因表达载体的构建,该载体的组成通常有外源基因、,、,、,等。,(2),图中过程选择受精卵作为,tPA,基因受体细胞的主要原因是,。,(3),图中表示检测与筛选过程,通常采用的方法是,、,。,(4),除利用乳腺、膀胱等生物反应器外,人们还可以利用,、,等方法来生产上述物质,而传统生产上述药品是,_,中提取的,存在的缺点是,。,【,解析,】,(1),重组,DNA,分子除应该含有标记基因方便筛选外,还应该含有外源目的基因表达所必需的启动子和终止子等调控序列。,(2),受精卵细胞质基质中含有很多个体发育所需的营养物质,容易产生完整的个体,全能性最高。,(3),考查目的基因的检测和表达,:,用,DNA,分子杂交技术检测转基因生物的染色体,DNA,上是否插入了目的基因,;,用分子杂交技术检测目的基因是否转录出了,mRNA,即用标记的目的基因作探针与,mRNA,杂交,;,用抗原,-,抗体杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质,即从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原,-,抗体杂交,有时还需进行个体生物学水平的鉴定,通过生物性状表达与否来检测基因工程的成功与否。,(4),乳腺生物反应器和膀胱生物反应器是转基因动物生产药物的新方法,传统生产多以微生物发酵工程或动物细胞工程为主要方法,但由于受操作条件相对较苛刻等的限制,所以价格较高。,答案,:,(1),启动子标记基因终止子,(2),受精卵发育的全能性最容易表达,(3),分子杂交个体生物学水平鉴定,DNA,分子杂交抗原,抗体杂交,(,答对任意两种即可,),(4),工程菌培养动物细胞培养直接从生物组织、细胞或血液由于受操作条件相对较苛刻等的限制,价格十分昂贵,考点三,蛋白质工程与基因工程,1.,区别,项目,蛋白质工程,基因工程,过程,预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列,获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定,实质,定向改造或生产人类所需的蛋白质,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品,结果,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,2.,联系,(1),蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程。,(2),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。,【,拓展延伸,】,蛋白质组计划和人类基因组计划的比较,项目,蛋白质组计划,人类基因组计划,启动,时间,2003,年正式启动,1990,年正式启动,主要,内容,“,肝脏蛋白质,”,和,“,血浆蛋白质,”,的研究,测定人类基因组,24,条染色体上全部,DNA,序列,参加,国家,16,个国家,80,多个实验室,6,个国家,中国是惟一的发展中国家,项目,蛋白质组计划,人类基因组计划,我国承,担任务,牵头执行,“,人类肝脏蛋白质组计划,”,承担,1%,的测序工作,意义,揭示并确认肝脏,(,血浆,),蛋白质,为重大疾病预防、诊断、治疗以及新药研发提供科学基础,;,推动支持蛋白质工程,遗传病的诊断和治疗,揭示基因表达的机理,【,典例,3】,现代生物技术并不是各自独立的,而是相互联系、相互渗透的。如图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图,请分析回答,:,(1),该生产流程中应用到的现代生物技术有,、,。,(,写出其中两种,),(2),图中,A,、,B,分别表示,、,。,(3),为提高培育成功率,进行过程之前,对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行,检测,对受体动物的处理是用,进行同期发情处理。,(4),蛋白质工程中,要对蛋白质结构进行设计改造,必须通过基因修饰或基因合成来完成,而不直接改造蛋白质,原因是,。,【,解析,】,(1),由图分析知该生产流程中应用到的现代生物技术有蛋白质工程、基因工程、胚胎移植技术等。,(2),图中,A,、,B,分别表示推测应有的氨基酸序列、基因表达载体。,(3),为提高培育成功率,进行过程之前,对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行,DNA,分子杂交,对受体动物的处理是用促性腺激素进行同期发情处理。,(4),由于改造后的基因能够遗传,(,且改造基因易于操作,),因此蛋白质工程中,要对蛋白质结构进行设计改造,必须通过基因修饰或基因合成来完成,而不直接改造蛋白质。,答案,:,(1),蛋白质工程基因工程胚胎移植技术,(,任写两种,),(2),推测应有的氨基酸序列基因表达载体,(3)DNA(,核酸,),分子杂交促性腺激素,(4),改造后的基因能够遗传,(,且改造基因易于操作,),【,变式训练,】,胰岛素可以用于治疗糖尿病,但是胰岛素被注射到人体后,会堆积在皮下,要经过较长的时间才能进入血液,而进入血液的胰岛素又容易分解,因此,治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程,请据图回答有关问题,:,(1),构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键,图中构建新的胰岛素模型的主要依据是,。,(2),通过,DNA,合成形成的新基因应与,结合后转移到,_,中才能得到准确表达。,(3),若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素,需用到的生物工程有,、,和发酵工程。,(4),图中从新胰岛素模型到新的胰岛素基因合成的基本思路是什么,?,。,【,解析,】,(1),蛋白质工程首先要根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的结构进行分子设计,因此,图中构建新的胰岛素模型的主要依据是预期胰岛素的功能,即速效胰岛素的功能。,(2),合成的目的基因应与载体结合,构建基因表达载体后导入受体细胞中才能表达。,(3),利用蛋白质工程生产速效胰岛素,需合成新的胰岛素基因,改造好的目的基因需要通过基因工程转入受体细胞,并在生产中要借助工程菌,所以还需要发酵过程,因此,此过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。,(4),由新的蛋白质模型到构建新的基因,其基本思路是,:,根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列,推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,然后利用,DNA,合成仪来合成出新的胰岛素基因。,答案,:,(1),预期胰岛素的功能,(2),载体受体细胞,(3),蛋白质工程基因工程,(4),根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列,推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,然后利用,DNA,合成仪来合成出新的胰岛素基因,1.(2012,新课标全国卷,),根据基因工程的有关知识,回答下列问题,:,(1),限制性核酸内切酶切割,DNA,分子后产生的片段,其末端类型有,和,。,(2),质粒载体用,Eco,R,切割后产生的片段如下,:,AATTC,G,G,CTTAA,为使载体与目的基因相连,含有目的基因的,DNA,除可用,Eco,R,切,割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割,该酶必须具有的特,点是,。,(3),按其来源不同,基因工程中所使用的,DNA,连接酶有两类,即,DNA,连接酶和,DNA,连接酶。,(4),反转录作用的模板是,产物是,。若要在体外获得大量反转录产物,常采用,技术。,(5),基因工程中除质粒外,和,也可作为载体。,(6),若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是,。,【,解题指南,】,解答本题需掌握以下关键点,:,(1),限制性核酸内切酶的作用和特点。,(2)DNA,连接酶的种类。,(3),载体的类型。,(4),受体细胞的选择原理。,【,解析,】,(1),当限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线两侧将,DNA,的两条链分别切开时,产生的是黏性末端,而当限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的是平末端。,(2),为使载体与目的基因相连,不同的限制性核酸内切酶应该切出相同的黏性末端。,(3)DNA,连接酶根据其来源的不同可分为两类,一类是从大肠杆菌中分离得到的,称为,E,coliDNA,连接酶,另一类是从,T,4,噬菌体中分离出来的,称为,T,4,DNA,连接酶。,(4),反转录是指以,RNA,为模板在逆转录酶的作用下合成,DNA,的过程,可以在体外短时间内大量扩增,DNA,的技术叫,PCR(,聚合酶链式反应,),。,(5),基因工程中可以作为载体的除质粒外,还有,噬菌体的衍生物、动植物病毒等。,(6),大肠杆菌细胞有细胞壁和细胞膜,能阻止质粒,(,外源,DNA),等物质的进入,只能通过,Ca,2+,处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中,DNA,分子的生理状态,(,这种细胞称为感受态细胞,),才能作为受体细胞。,答案,:,(1),黏性末端平末端,(2),切割产生的,DNA,片段末端与,EcoR,切割产生的相同,(3)E,coli,T,4,(4)mRNA(,或,RNA),cDNA(,或,DNA),PCR,(5),噬菌体的衍生物动植物病毒,(6),未处理的大肠杆菌吸收质粒,(,外源,DNA),的能力极弱,2.(2012,福建高考,),肺细胞中的,let-7,基因表达减弱,癌基因,RAS,表达增强,会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将,let-7,基因导入肺癌细胞实现表达,发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图,1,所示。,请回答,:,(1),进行过程时,需用,酶切开载体以插入,let-7,基因。载体应有,RNA,聚合酶识别和结合的部位,以驱动,let-7,基因转录,该部位称为,。,(2),进行过程时,需用,酶处理贴附在培养皿壁上的细胞,以利于传代培养。,(3),研究发现,let-7,基因能影响癌基因,RAS,的表达,其影响机理如图,2,所示。据图分析,可从细胞中提取,进行分子杂交,以直接检测,let-7,基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由于细胞中,_(RAS mRNA/RAS,蛋白,),含量减少引起的。,【,解题指南,】,解答本题的关键是,:,(1),目的基因和载体需用同一种限制性核酸内切酶切割。,(2),题干信息,“,let-7,基因导入肺癌细胞实现表达,发现肺癌细胞的增殖受到抑制,”,由此推出肺癌细胞增殖受到抑制的原因是,let-7,基因翻译抑制。,【,解析,】,(1),基因工程中目的基因和载体需要同一种限制性核酸内切酶切割产生相同的黏性末端,使目的基因与载体结合,载体中与,RNA,聚合酶识别和结合的部位是启动子。,(2),原代培养产生的细胞需用胰蛋白酶处理,分散成单个细胞,以利于传代培养。,(3),检测目的基因是否转录需提取受体细胞中的,RNA,进行分子杂交,;,由图,2,可知,let-7,基因翻译抑制则不能产生,RAS,蛋白,因此,RAS,蛋白减少,肺癌细胞的增殖就受到抑制。,答案,:,(1),限制性核酸内切,(,或限制,),启动子,(2),胰蛋白,(3)RNA,RAS,蛋白,3.(2013,西安模拟,),某质粒上有,Sal,、,Hind,、,BamH,三种限制酶切割位点,同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程如图所示,请回答下列问题,:,(1),从基因文库中获得的抗盐基因可用,技术进行扩增。将抗盐基因导入烟草细胞内,使烟草植株产生抗盐性状,这种新性状的产生所依据的原理是,。,(2),如果将抗盐基因直接导入烟草细胞,一般情况下,烟草不会具有抗盐特性,原因是抗盐基因在烟草细胞中不能,也不能,。,(3),在构建重组质粒时,应选用,两种酶对,进行切割,以保证重组,DNA,序列的惟一性。,(4),为了确定抗盐烟草培育成功,既要用放射性同位素标记的,作探针进行分子杂交检测,又要用,的方法从个体水平鉴定烟草植株的耐盐性。,【,解析,】,(1),从基因文库中获得的抗盐基因可用,PCR,技术进行扩增。依据基因重组的原理将抗盐基因导入烟草细胞内,使烟草植株产生抗盐性状。,(2),由于单独的抗盐基因在烟草细胞中不能复制,也不能合成抗盐基因的,mRNA,因此如果将抗盐基因直接导入烟草细胞,一般情况下,烟草不会具有抗盐特性。,(3),在构建重组质粒时,为了保证重组,DNA,序列的惟一性,据图分析知应选用,Sal,和,Hind,两种酶对质粒和抗盐基因的,DNA,进行切割,因为质粒和抗盐基因的,DNA,均含有这两种酶的切割位点,可以形成相同的黏性末端。,(4),为了确定抗盐烟草培育成功,既要用放射性同位素标记的抗盐基因作探针进行分子杂交检测,又要用一定浓度的盐水浇灌,(,移栽到盐碱地中,),的方法从个体水平鉴定烟草植株的耐盐性。,答案,:,(1)PCR,基因重组,(2),复制合成抗盐基因的,mRNA,(3)Sal,和,Hind,质粒和抗盐基因的,DNA,(4),抗盐基因一定浓度的盐水浇灌,(,移栽到盐碱地中,),4.,凝乳酶能将牛奶凝固成奶酪,传统上凝乳酶只能从小牛的胃中提取,价格昂贵。,1990,年,某公司生产出了食品产业所需的第一个基因工程产品,CHY-MAX,牌凝乳酶,其化学组成与从小牛体内提取的完全相同,但其更加物美价廉。生产过程如图,据图回答问题,:,(1),基因工程的操作程序主要包括四个步骤,其核心是图中过程,(,填序号,),在该过程中主要使用的工具酶是,_,。,(2),过程中理想的受体细胞是大肠杆菌,该类生物具有的特点是,要想把重组质粒导入大肠杆菌,首先必须用,处理大肠杆菌,使其转化为,细胞,然后将重组质粒和大肠杆菌在缓冲液中混合培养完成转化过程。,(3),过程将小牛凝乳酶基因转入大肠杆菌后,能够准确表达的主要原因是,。,【,解析,】,(1),基因工程操作程序的核心是基因表达载体的构建,即图中的过程,在该过程中使用的工具酶是限制性核酸内切酶,(,或限制酶,),和,DNA,连接酶。,(2),大肠杆菌具有繁殖快、遗传物质相对较少、单细胞等特点,要想把重组质粒导入大肠杆菌,首先必须用,Ca,2+,处理大肠杆菌,使其转化为感受态细胞,然后完成转化过程。,(3),由于所有生物共用一套遗传密码,所以过程将小牛凝乳酶基因转入大肠杆菌后,能够准确表达。,答案,:,(1),限制性核酸内切酶,(,或限制酶,),和,DNA,连接酶,(2),繁殖快、遗传物质相对较少、单细胞,Ca,2+,感受态,(3),所有生物共用一套遗传密码,5.(,能力挑战题,)(2013,盐城模拟,),我国基因工程药物的研制和生产发展迅猛,如图是利用基因工程方法生产重组人生长激素的示意图。图中质粒表示基因工程中经常选用的载体,pBR322,质粒,Amp,r,表示青霉素抗性基因,Tet,r,表示四环素抗性基因。据图回答下列问题,(,限制酶,Pst,、,EcoR,和,Hind,切割形成的末端均不相同,):,(1),过程所必需的酶是,过程所必需的酶是,。过程中为提高成功率,常用,溶液处理大肠杆菌。,(2),如果用限制酶,Pst,、,EcoR,和,Hind,对质粒,pBR322,进行切割,用,1,种酶、,2,种酶和,3,种酶分别切割时,则形成的,DNA,片段共,种,其中含有完整四环素抗性基因的,DNA,片段的比例是,。,(3),如果只用限制酶,Pst,切割目的基因和质粒,pBR322,完成过程后,将三角瓶内的大肠杆菌,(,不含,Amp,r,、,Tet,r,抗性质粒,),先接种到甲培养基上,形成菌落后用无菌牙签挑取甲上的单个菌落,分别接种到乙和丙两个培养基的相同位置上,一段时间后,菌落的生长状况如图所示。接种到甲培养基上的目的是筛选,的大肠杆菌,含有目的基因的大肠杆菌在乙、丙培养基上的存活状态是,。,【,解析,】,(1),过程是以,RNA,为模板合成,DNA,此过程是逆转录,需要逆转录酶。过程是形成重组质粒的过程,需要,DNA,连接酶。过程是将目的基因导入受体细胞,要提高成功率常用,CaCl,2,溶液处理大肠杆菌。,(2),用,1,种酶切割时会各形成,1,种,DNA,片段,;,用,2,种酶切割时会有,3,种组合方式,各形成,2,种,DNA,片段,;,用,3,种酶同时切割时,会形成,3,种,DNA,片段,但与前面重复,因此形成的,DNA,片段共,9,种。其中含有完整四环素抗性基因的,DNA,片段的比例是,1/3,。,(3),筛选的目的是获取含四环素抗性基因的大肠杆菌,含有目的基因的大肠杆菌在乙、丙培养基上的存活状态是在丙中存活,在乙中不能存活。,答案,:,(1),逆转录酶,DNA,连接酶,CaCl,2,(2)9,1/3,(3),含四环素抗性基因在丙中存活,在乙中不能存活,谢谢！,