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考点55 基因工程的工具及操作程序,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,专题18 基因工程,高考考法突破,考法1 基因工程的概念与操作工具分析,应试基础必备,考点55 基因工程的工具及操作程序,考点55 基因工程的工具及操作程序,考法2 基因工程的基本操作程序,应试基础必备,1基因工程的概念理解 (1)操作环境：体外关键步骤“表达载体的构建”的环境。 (2)优点：与杂交育种相比，能克服远缘杂交不亲和障碍；与诱变育种相比，能定向改造生物性状。 (3)操作水平：分子水平。 (4)原理：基因重组。 (5)本质：甲(供体提供目的基因)导入乙(受体表达目的基因)，即基因未变、合成蛋白质未变，只是合成场所的转移。,考点55 基因工程的工具及操作程序,2基因工程的基本工具 (1)限制性核酸内切酶“分子手术刀” 来源及化学本质：主要是从原核生物中分离纯化出来的蛋白质。 作用：催化作用，可重复利用；可用于DNA的切割(获取目的基因)和载体的切割。 作用特点：特异性，即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列，切割特定位点。 切割方式：包括错位切和平切，错位切产生两个相同的黏性末端；平切形成平末端。,应试基础必备,(2)DNA连接酶“分子缝合针” 功能：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸间的磷酸二酯键。 种类：Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶。 (3)基因进入受体细胞的载体“分子运输车” 作用：携带外源基因进入受体细胞，并在受体细胞内对目的基因进行大量复制。 必须具备的条件： a能在受体细胞中稳定保存并复制。载体可在细胞中自我复制或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。 b具有一个至多个限制酶的切割位点，以便与外源基因连接。 c具有特殊的标记基因，供重组DNA的检测与鉴定。 种类：最常用的载体是质粒，其他载体有噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 3基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的获取 获取目的基因的途径主要有以下三种： 从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因组文库或cDNA文库中获取。 通过PCR技术扩增获取 a原理：DNA复制。 b前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成引物。 c其他条件：一对引物、四种游离的脱氧核苷酸、热稳定的DNA聚合酶、能量等。,考点55 基因工程的工具及操作程序,应试基础必备,人工合成：常用的方法有化学合成法和反转录法。,考点55 基因工程的工具及操作程序,(2)基因表达载体的构建 构建基因表达载体是基因工程中最核心、最关键的一步，在体外进行。其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。 基因表达载体的组成：启动子、目的基因、终止子以及标记基因等， 如图所示。,a启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA。 b终止子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。 c标记基因：筛选、鉴别受体细胞是否含有目的基因。,应试基础必备,基因表达载体的构建方法,考点55 基因工程的工具及操作程序,(3)将目的基因导入受体细胞 转化的概念：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。,应试基础必备,常用的转化方法和过程,返回考点目录,转化的实质：目的基因整合到受体细胞基因组中，从而使受体生物获得新的遗传特性。 (4)目的基因的检测和表达,考点55 基因工程的工具及操作程序,高考考法突破,角度1 基因工程的概念分析,考法1 基因工程的概念与操作工具分析,考点55 基因工程的工具及操作程序,角度2 几组概念的辨析 1Ecoli DNA连接酶与T4DNA连接酶的比较,高考考法突破,2DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,3限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较,考点55 基因工程的工具及操作程序,高考考法突破,4.工具酶和载体的区别 工具酶本质为蛋白质，载体本质为小型DNA分子，但不一定是环状。 5基因工程中的载体与细胞膜上载体的区别 基因工程中的载体是人为地将基因运载到细胞中的工具，其本质是DNA；细胞膜上的载体是细胞自身控制物质出入细胞的工具，本质是蛋白质。,考点55 基因工程的工具及操作程序,角度3 关于限制酶的分析 (1)切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶的原因：目的是产生相同的黏性末端。也可用不同的限制酶切割，但必须能产生相同的黏性末端。 (2)作为载体必须具有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个的原因：因为某种限制酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片段，又不会丢失自己的片段。 (3)获取一个目的基因需限制酶剪切目的基因的两端，共产生4个黏性末端或平末端。 (4)限制酶的选择依据,高考考法突破,根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 a应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。 b不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。 c为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 根据质粒的特点确定限制酶的种类 a所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。 b质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma会破坏标记基因。 (5)不同限制酶切出的黏性末端未必不同，如 和 识别的序列不同，但经限制酶处理后形成的黏性末端相同。,考点55 基因工程的工具及操作程序,考点55 基因工程的工具及操作程序,高考考法突破,角度1 获取目的基因的方法 1已知DNA序列的目的基因的获取方法 可以用分离法和PCR扩增法。 2已知某种蛋白质时目的基因的获取方法 可以用化学合成法或反转录法，二者都属于人工合成。 3基因组文库和cDNA文库的比较,考点55 基因工程的工具及操作程序,考法2 基因工程的基本操作程序,角度2 基因表达载体的构建 (1)载体与基因表达载体的区别：与载体相比较，基因表达载体增加了启动子、目的基因和终止子三个基因片段，其功能各不相同。 (2)构建基因表达载体应用限制酶对目的基因和载体同时进行切割。 (3)常见的标记基因：抗生素抗性基因、产生特定颜色的表达产物基因、发光基因等。 (4)易混概念辨析：启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。 角度3 将目的基因导入受体细胞 1常用的受体细胞的种类 植物：常用体细胞或受精卵。 动物：常用受精卵，一般不用体细胞。 微生物：常用大肠杆菌、酵母菌等，一般以大肠杆菌作为受体细胞时，为了使大肠杆菌处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态要用CaCl2处理。若要合成如糖蛋白、有生物活性的胰岛素时则必须用真核生物酵母菌，主要原因是需内质网、高尔基体的加工、分泌。 2微生物作受体细胞的原因 主要是个体微小，代谢旺盛，繁殖速度快，获得目的基因产物多。 3目的基因导入受体细胞的方法 将目的基因导入植物细胞的方法：可用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，其中农杆菌转化法是最常用的方法。 将目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法是显微注射法。 4唯一不涉及碱基互补配对的操作步骤 将目的基因导入受体细胞。,高考考法突破,考点55 基因工程的工具及操作程序,角度4 目的基因的检测和鉴定,高考考法突破,考点55 基因工程的工具及操作程序,本考点结束,考点55 基因工程的工具及操作程序,高考考法突破,考法3 基因工程的应用,考法4 基因工程的综合考查,应试基础必备,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,应试基础必备,1基因工程的应用 (1)转基因生物 概念：是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。 优点：运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。 (2)基因工程的应用 植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和其他抗逆转基因植物；利用基因工程改良植物的品质。 动物基因工程：用于提高动物生长速度从而提高产品产量；用于改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体等。 基因诊断：又称为DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。 基因治疗：指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例：腺苷酸脱氨酶基因缺陷症的基因治疗。,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,应试基础必备,返回考点目录,2蛋白质工程 (1)蛋白质工程的目标：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。 (2)蛋白质工程的基本途径：预期的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(基因)。 (3)蛋白质工程的原理：以蛋白质分子的结构规律及其与生物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求。 (4)蛋白质工程的进展：科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。 (5)蛋白质工程的前景：由于蛋白质发挥功能必须依赖于正确的、十分复杂的高级结构，因而目前成功的例子还不多，但随着科学技术的深入发展，蛋白质工程将会给人类带来更多的福音。,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,高考考法突破,角度1 基因工程的应用总结,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,考法3 基因工程的应用,高考考法突破,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,高考考法突破,角度2 基因检测和基因治疗,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,角度3 蛋白质工程与基因工程的比较,(1)采用蛋白质工程改造酶的基本途径：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。 (2)检测基因工程中是否合成了某种蛋白质的方法：抗原抗体杂交法。,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,高考考法突破,1转基因生物和野生生物的关系：转基因生物对于野生生物来说，相当于发生了基因突变，不存在生殖隔离，能杂交产生可育后代，属于同一个物种。 2受体细胞不能在含抗生素的培养基上生长的原因：重组质粒上含有抗生素抗性基因，如果重组质粒没有导入受体细胞，则受体细胞不能在含相应抗生素的培养基上生长。,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,考法4 基因工程的综合考查,本考点结束,考点56 基因工程的应用及蛋白质工程,
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