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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,*,选修3 现代生物科技专题,第一章 基因工程,考点1 基因工程的诞生及操作工具,(一)基因工程的诞生,1.理论基础,(1)DNA是生物的主要遗传物质。,(2)DNA分子的空间结构是规则的双螺旋结构。,(3)遗传信息的传递方式都遵循中心法则阐述的信息流动方向。,2.技术支持,(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶为基因的分离和重组提供,了必要的手段。,(2)载体的使用使外源基因能够成功导入受体细胞中。,第一页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第一页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,(二)基因工程的工具,1.限制性核酸内切酶,2.DNA连接酶,(1)作用实质：将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接,在一起，形成重组DNA分子。,(2)意义：将外源基因和载体DNA连接在一起。,来源,多数来自原核生物,作用特点,只能识别和切割DNA分子中一小段特殊的核苷酸序列,作用结果,形成黏性末端,作用实质,使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开,发现意义,使DNA重组成为可能,第二页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第二页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,特别提醒,DNA连接酶和DNA聚合酶的比较,DNA连接酶和DNA聚合酶都能催化两个核苷酸之间形成磷,酸二酯键，但是两者作用存在差别，表现在两个方面：,DNA连接酶,DNA聚合酶,连接DNA链,双链,单链,连接部位,在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,将两个核苷酸加到已存在的核酸片段上，形成磷酸二酯键,第三页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第三页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,3.基因工程的载体质粒,(1)作用,作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。,利用它在宿主细胞内使目的基因进行大量复制。,(2)具备的条件,能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。,有多个限制性核酸内切酶切割位点，以便与外源基因,连接。,具有某些遗传标记基因，以便进行筛选。,(3)本质：小型环状DNA分子。,第四页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第四页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,特别提醒,在将目的基因整合到质粒的过程中，限制性核酸内切酶切,割位点必须在所需的标记基因之外，从而有利于对目的基,因的检测。,第五页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第五页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,即时突破,1.,(2007全国高考,4),下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描,述，错误的是 (),A一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列,B限制性核酸内切酶的活性受温度影响,C限制性核酸内切酶能识别和切割RNA,D限制性核酸内切酶可从原核生物中提取,解析,：,生物体内有能识别并切割特异性双链DNA序列的一种核酸,内切酶，它是一种可以将外来的DNA切断的酶，即能够限制异源,DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用,这,样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分,子内部进行的,故叫限制性核酸内切酶(简称限制酶)。限制性核酸,内切酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA。,答案,：C,第六页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第六页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,2.质粒是基因工程最常用的载体，有关质粒的说法正确的是,(),A质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有,B细菌的基因只存在于质粒上,C质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核外的细胞溶胶中,D质粒是基因工程中的重要工具酶之一,解析,：,质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细菌拟,核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物,细胞中是不存在的，故A错误;细菌的基因除少部分在质粒上,外，大部分在拟核中的DNA分子上，故B错误;质粒是基因工,程中的运载工具，而不是工具酶，故D错误。,答案：,C,第七页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第七页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,3.下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是 (),A将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键,B将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷,酸二酯键,C连接两条DNA链上碱基之间的氢键,D只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来,而,不能将双链DNA片段末端之间进行连接,答案,：B,第八页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第八页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,考点2 基因工程的原理和技,术,基本原理：让人的感兴趣的基因在宿主细胞中稳定和高效,表达。,基本要素：多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞等。,(一)基因工程图解：抗虫棉的培育过程,第九页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第九页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,(二)基本操作步骤,1.获得目的基因,(1)从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库,中获取。,(2)人工合成目的基因,常用的方法为化学合成法。,(3)利用聚合酶链式反应(PCR)技术有选择地扩增目的基因,通过PCR技术可对已获取的目的基因进行扩增，以获取大,量的目的基因。,第十页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,2形成重组DNA分子(关键步骤),第十一页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十一页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,3,将重组DNA分子导入受体细胞,生物种类,植物细胞,动物细胞,微生物细胞,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DNA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,氯化钙处理细菌细胞,细菌细胞壁的通透性增加,重组质粒进入宿主细胞,第十二页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十二页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,4.筛选含有目的基因的受体细胞,(1)原理：质粒上有抗生素的抗性基因。,(2)方法：利用选择培养基筛选。,(3)举例,第十三页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十三页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,5.目的基因的表达,(1)场所：含重组DNA分子的受体细胞中。,(2)标志：表达“目的基因”所控制的性状。,目的基因(如胰岛素基因)mRNA 相应蛋白质,(如胰岛素原 生物活性的胰岛素)。,第十四页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十四页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,深化拓展：,1.只有第三、四步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对,其余三个步骤都涉及碱基互补配对。,2.工具酶只有两种:限制酶在操作步骤第1、2步中用到且要求用同,一种,目的是产生相同的黏性末端;DNA连接酶只在第2步中用到。,3.目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达,的过程,称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体,基因组中。,4.生产基因工程药品(如胰岛素)时,受体细胞一般采用细菌(如大肠,杆菌)，利用细菌繁殖速度快的特点，可在短期内获得大量基因工,程产品。,5.由于一种氨基酸可对应多种密码子,因此根据蛋白质中已知的氨,基酸序列合成出的目的基因可能有多种，但这并不影响目的基因,表达的产物。,第十五页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十五页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,即时突破,4.下列有关基因工程技术的叙述，正确的是 (),A重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体,B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列,C选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快,D只要目的基因进入受体细胞就能实现表达,解析,：,基因操作的工具酶是限制酶、连接酶,载体是基因的,运载工具，不是工具酶。每种限制酶都只能识别特定的核,苷酸序列，而并非同一种核苷酸序列。目的基因进入受体,细胞后，受体细胞表现出特定的性状,才能说明目的基因完,成了表达。选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。,答案,：C,第十六页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十六页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,5.,(2007北京高考),利用外源基因在受体细胞中表达，可生产,人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在,受体细胞中表达的是 (),A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因,B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA,C山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列,D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白,解析,：,在基因工程中，判断外源基因是否“表达”常用的方,法是看有无目的基因控制的产物产生。,答案,：D,第十七页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十七页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,考点3 基因工程的应用,(一)基因工程与遗传育种,类型,传统遗传育种,基因工程育种,实例,转基因,植物,所需时间较长，无法完成远缘亲本的杂交,所需时间较短，无远缘亲本难杂交的限制,抗逆性，抗病虫害的植物,优良品质植物,转基因,动物,费时，费力,所需时间较短,生长速度较快的转基因鱼、猪等,具有抗病能力的转基因鸡和牛等,第十八页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十八页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,(二)基因工程与疾病治疗,1.基因工程药物,药物,成分,用途,传统方法,基因工程,胰岛素,蛋白质,治疗胰岛素依赖型糖尿病,从猪和羊的胰腺中提取,通过基因工程技术利用大肠杆菌生产,干扰素,糖蛋白,治疗病毒性肝炎和肿瘤,从人血液中提取,通过人白细胞干扰素基因在受体细胞中的克隆和表达获取,乙型肝炎疫苗,蛋白质,预防乙型肝炎,无,通过基因工程技术利用酵母菌或哺乳动物细胞生产,第十九页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第十九页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,特别提醒,在基因工程中，若受体细胞是原核生物(如大肠杆菌)，则生产,的“干扰素”是不具备活性的，因为原核细胞内无内质网、高尔,基体等细胞器，只有核糖体，因此只能合成相应的蛋白质，而,无法添加糖基，若使“干扰素”具有活性，还必须人工处理加上,糖基。,第二十页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第二十页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,2.基因治疗,(1)含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补,偿基因的缺陷，达到治疗的目的。,(2)实例：重度免疫缺陷症的基因治疗。,第二十一页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第二十一页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,(三)基因工程与生态环境保护,1.利用细菌发酵和转基因植物生产具有生物可降解的新型,塑料。,2.改造分解石油的细菌，提高分解石油的能力。,3.生产转基因微生物，吸收环境中的重金属，降解有毒化,合物和处理工业废水。,第二十二页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第二十二页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,特别提醒,动物基因工程主要为了改善畜产品的品质，而不只是为了,产生体型巨大的个体。,基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段，在临床上未,开展、未实现这方面的治疗。,DNA分子制作探针进行检测时应检测单链,即将双链DNA,分子打开。,Bt毒蛋白基因产生的Bt毒蛋白无毒性，但进入昆虫消化道,被分解成多肽后产生毒性。,青霉素是青霉菌产生的，不是通过基因工程生产的。,第二十三页，编辑于星期一：十四点 二十五分。,第二十三页，编辑于星期四：二十点 五十六分。,即时突破,6.,我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基,因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不,正确的是 (),A.基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少,B.重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒,性丧失,C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物
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