高三生物一轮复习 专题1 基因工程课件.ppt

走向高考 生物 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 现代生物科技专题 选修三 选考内容 专题一基因工程 选修三 考情考点探究 方法警示探究 课前基础回扣 核心考点突破 课时作业 方法技巧警示 1 2014 江苏 23 下列关于基因工程技术的叙述 错误的是 A 切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列B PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应C 载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因D 抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达答案ABC 解析本题考查基因工程的相关知识 不同的限制性核酸内切酶特异性地识别不同核苷酸序列 A错误 PCR反应中 起初的90 95 高温是使目的基因解旋 后冷却至50 左右是使引物结合到互补DNA链上 最后再加热至72 左右是让DNA聚合酶催化DNA的子链延伸 B错误 载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选标记基因 C错误 基因成功插入也未必会表达 D正确 解答此类题目一定要准确把握基因工程的步骤 基因工程的工具 2 2014 广东 25 利用基因工程技术生产羧酸酯酶 CarE 制剂的流程如图所示 下列叙述正确的是 A 过程 需使用逆转录酶B 过程 需使用解旋酶和PCR获取目的基因C 过程 使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备D 过程 可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞 答案AD解析通过流程图分析 考查基因工程的操作程序 基因工程操作过程中 过程 为逆转录 需要逆转录酶 过程 为PCR技术扩增目的基因 该过程应用高温使DNA双螺旋解开 不需要解旋酶 过程 为将目的基因导入受体细胞 以大肠杆菌作为受体细胞时 常用的方法就是利用氯化钙溶液处理大肠杆菌 使之成为感受态细胞 利于基因表达载体进入受体细胞 导入目的基因的大肠杆菌就成为工程菌 因此 过程 为目的基因的检测 检测目的基因是否导入大肠杆菌的第一步是用DNA分子杂交法 3 2014 天津 4 为达到相应目的 必须通过分子检测的是 A 携带链霉素抗性基因受体菌的筛选B 产生抗人白细胞介素 8抗体的杂交瘤细胞的筛选C 转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定D 21三体综合征的诊断答案B 解析本题考查基因工程 细胞工程与变异的有关实验筛选诊断问题 携带链霉素抗性基因受体菌的筛选可利用含链霉素选择性培养基筛选 必需利用抗原 抗体杂交技术筛选产生抗人白细胞介素的杂交瘤细胞 转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定可采用个体生物学水平的饲喂法进行检测 利用显微镜检测21三体综合征 4 2014 重庆 4 如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图 以下相关叙述 正确的是 A 的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B 侵染植物细胞后 重组Ti质粒整合到 的染色体上C 的染色体上若含抗虫基因 则 就表现出抗虫性状D 只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异答案D 解析本题考查基因工程的操作程序及有关问题 是Ti质粒 作为目的基因的运输载体 基因表达载体 构建载体需要限制酶和DNA连接酶 A错误 将目的基因导入受体细胞 侵染植物细胞后 重组Ti质粒上的T DNA整合到 的染色体上 B错误 导入基因表达载体的受体细胞 染色体上含有目的基因 但目的基因可能不能转录或者不能翻译 或者表达的蛋白质不具有生物活性 因此不一定产生具有生物活性的蛋白质 C错误 转基因生物 植株表现出抗虫性状 说明含有目的基因 且基因得到表达 该过程的遗传实质属于基因重组 为可遗传变异 D正确 本题知识中 目的基因的获取 基因表达载体的构建 导入受体细胞的方法 目的基因的检测与表达是重要的考查点 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T4DNA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 质粒 限制酶切割位点 标记基因 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 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 受体细胞 目的基因 稳定和表达 4 目的基因的检测与鉴定 目的基因是否转录 抗原 抗体杂交技术 分子 目的基因是否表达 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 DNA连接酶和DNA聚合酶的作用是何区别 提示 DNA连接酶连接的是DNA片段 恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 DNA聚合酶是DNA复制时连接脱氧核苷酸的酶 1 天然的玫瑰没有蓝色花 这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B 而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B 现用基因工程技术培育蓝玫瑰 下列操作正确的是 A 提取矮牵牛蓝色花的mRNA 经逆转录获得互补的DNA 再扩增基因BB 利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC 利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D 将基因B直接导入大肠杆菌 然后感染并转入玫瑰细胞 答案A解析提取矮牵牛蓝色花的mRNA 逆转录得到DNA 然后扩增 可获得大量的基因B A正确 从基因文库中获取目的基因 只要根据目的基因的相关信息和基因文库中的信息进行筛选对比即可 不需要用限制酶进行切割 B错误 目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶 而不是DNA聚合酶 C错误 目的基因需要和运载体连接后形成重组质粒再导入 而且应该用农杆菌进行感染 而不是大肠杆菌 D错误 2 从某海洋动物中获得 基因 其表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1 目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物 首先要做的是 A 合成编码目的肽的DNA片段B 构建含目的肽DNA片段的表达载体C 依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D 筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽答案C 解析本题考查了蛋白质工程的操作过程 该题目属于蛋白质工程 已经获得该目的基因片段 不需要合成编码目的肽的DNA片段 故A错误 是需要构建含目的肽DNA片段的表达载体 但这不是第一步 故B错误 蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能 设计P1氨基酸序列 从而推出其基因序列 故C正确 该基因表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1 目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物 而目的多肽是抗菌性强但溶血性弱 所以必需对其改造 保持其抗菌性强 抑制其溶血性 故D错误 3 下列信息中能为我们从基因文库中获取目的基因提供依据的是 基因的核苷酸序列 基因的功能 基因在染色体上的位置 基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质A B C D 答案A解析本题考查基因工程中目的基因的获取的相关问题 要从基因文库中得到我们需要的目的基因 需要根据目的基因的有关信息 例如 根据基因的核苷酸序列 基因的功能 基因在染色体上的位置 基因的转录产物mRNA 以及基因翻译产物蛋白质等特性来获取目的基因 4 2015 无锡质检 下列有关基因表达载体的构建的说法中 不正确的是 A 需要限制酶和DNA连接酶参与B 任何基因表达载体的构建都是一样的 没有差别C 可用抗生素基因作为标记基因D 基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤答案B 解析构建基因表达载体时需要用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体 以产生相同的黏性末端 然后用DNA连接酶连接 由于受体细胞有植物 动物和微生物之分 以及目的基因导入受体细胞的方法不同 因此 基因表达载体的构建也会有所差别 不可能是千篇一律的 抗生素基因的作用是作为标记基因 鉴别受体细胞中是否导入了目的基因 从而将含有目的基因的细胞筛选出来 基因表达载体的构建是整个基因工程的核心环节 一 基因工程的理论基础1 基因拼接的理论基础 1 DNA是生物的主要遗传物质 2 DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸 3 双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋 DNA重组技术的基本工具 2 外源基因在受体内表达的理论基础 1 基因是控制生物性状的基本单位 具有独立性 2 遗传信息的传递都遵循中心法则所阐述的信息流动方向 3 生物界共用一套密码子 二 DNA重组技术的基本工具1 限制性核酸内切酶 1 来源 主要从原核生物中分离 2 功能 能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 3 切割后的末端有黏性末端和平末端两种 2 DNA连接酶 1 功能 将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子 2 作用位点 两个核苷酸之间的磷酸二酯键 3 基因进入受体细胞的载体 1 载体种类 质粒 噬菌体的衍生物 动植物病毒 最常用的载体是质粒 2 作为载体的条件 一 DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 二 限制酶和DNA连接酶的区别与联系 A 质粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割B 目的基因和质粒均用限制酶 切割C 质粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割D 目的基因和质粒均用限制酶 切割解析一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并且能在特定的切点上切割DNA分子 答案A 除了下列哪一项之外 其余的都是基因工程的运载体所必须具备的条件 A 能在宿主细胞中复制并保存B 具有多个限制酶切点 以便与外源基因连接C 具有标记基因 便于进行筛选D 是环形状态的DNA分子答案D解析原核细胞如细菌的核DNA也是环状DNA 但不能作运载体 因为它不具备A B C三个条件 基因工程的基本操作程序和应用 3 将目的基因导入受体细胞 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 2 基因治疗与基因诊断 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 5 DNA复制 PCR技术与基因克隆 A B C D 解析根据基因工程一般要经历四个步骤分析 上述 操作是正确的 将毒素蛋白注射到棉受精卵中 没有获得目的基因 将编码毒素蛋白的DNA序列 注射到棉受精卵中 没有将目的基因与载体结合 所以 是错误的操作 答案C 2015 银川质检 科学家将发光基因导入烟草细胞内 培育出了发光的烟草 如图 下列有关该过程中应用的技术的叙述 不正确的是 A 该技术是在DNA水平上进行设计和施工的B 该技术的操作环境是在生物体内C 该技术的原理是基因重组D 该技术的优点是定向产生人类需要的生物类型 答案B解析本题以发光烟草为素材命题 主要考查基因工程概念的内涵和外延 根据图中信息可知培育发光烟草应用的技术为基因工程 该技术的操作环境是在生物体外 B错误 蛋白质工程与基因工程 1 区别 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 二者都属于分子水平的操作 蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形成自然界不存在的蛋白质 所以被形象地称为第二代基因工程 解析基因工程是通过对基因的操作 将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体 使其高效表达 从中提取所需的基因控制合成的蛋白质 或表现某种性状 蛋白质产品仍然为天然存在的蛋白质 蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造 从而实现对其编码的蛋白质的改变 所得到的已不是天然的蛋白质 题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因 其合成的 干扰素也不是天然 干扰素 而是经过改造的 是人类所需的蛋白质 因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程 答案B 科学家依据基因工程的原理最新研制的某种疫苗是用病原微生物编码抗原的基因制成的 这个基因编码的产物能诱导机体产生免疫反应 该疫苗 A 引起人体特异性免疫的原因是DNA分子上具有抗原B 引起免疫反应后相应淋巴细胞增多 细胞周期将变长C 能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合D 包括抗原基因 启动子 终止子和标记基因等 答案D解析基因表达载体的构建是基因工程的核心 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 使目的基因表达和发挥作用 其基因表达载体的组成有目的基因 启动子 终止子以及标记基因等 例1 我们日常吃的大米中铁含量极低 科研人员通过基因工程等技术 培育出了铁含量比普通大米高60 的转基因水稻 改良了稻米的营养品质 下图为培育转基因水稻过程示意图 请回答下列问题 1 在上述工程中 铁结合蛋白基因称为 获取该基因后常用 技术进行扩增 2 构建重组Ti质粒时 通常要用同种限制酶分别切割 和 将重组Ti质粒转入农杆菌时 可以用 处理农杆菌 使重组Ti质粒易于导入 3 将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时 通过培养基2的筛选培养 可以获得 培养基3与培养基2的区别是 4 检测培育转基因水稻的目的是否达到 需要检测转基因水稻 解析本题中培育转基因水稻的目的是培育出铁含量比普通大米高的水稻 因此目的基因为铁结合蛋白基因 要大量获得一般采用PCR技术进行扩增 要构建重组质粒要用同一种限制酶切割含目的基因的DNA片段和质粒 将外植体培养成试管苗的过程要用到不同的培养基 培养基最明显的差别在于所添加激素的种类和比例的不同 培育转基因水稻的目的是获得铁含量较高的大米 因此检测时应看转基因水稻种子中铁的含量 答案 1 目的基因PCR 2 含目的基因的DNA片段质粒CaCl2 3 含有重组质粒的愈伤组织生长素和细胞分裂素的浓度比例不同 4 种子中铁的含量 技法提炼解答有关基因工程基本操作程序题目的一般步骤一要分辨限制酶的种类及识别序列和切割位点 在切割目的基因和载体时 一般用同一种限制酶切割 也可用不同的限制酶切割 但两种限制酶切割后产生的黏性末端中碱基要互补配对 二要找出标记基因 目的基因及其插入位点 一般来说 质粒中至少有一个标记基因 如抗生素抗性基因 明确目的基因的插入位点是在标记基因内部还是标记基因之外 三要分析目的基因插入质粒后是否破坏了标记基因 如果质粒中有一个标记基因 插入后一般不破坏标记基因 如果质粒中有两个标记基因 则需看标记基因中是否有插入位点 如果某一标记基因中有插入位点 则目的基因插入质粒后该标记基因被破坏 四要理清判断目的基因是否导入受体细胞的方法 一般用含有某种抗生素的培养基培养受体菌 如果有两种抗生素基因 还需判断用哪一种抗生素来判断 对基因工程中易错点辨析不清 例2 下列关于基因工程的叙述 错误的是 A 目的基因和受体细胞均可来自动 植物或微生物B 限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C 人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D 载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达答案D 解析基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动物 植物或微生物 常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶 人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 只有经过一定的物质激活以后 才有生物活性 载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞 不能促进目的基因的表达 所以D错误 错因分析对标记基因的作用模糊不清 纠错笔记 基因工程中有3种工具 但工具酶只有2种 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 标记基因的作用 筛选 检测目的基因是否导入受体细胞 常见的有抗生素抗性基因 发光基因 表达产物为带颜色物质等 受体细胞中常用植物受精卵或体细胞 经组织培养 动物受精卵 一般不用体细胞 微生物 大肠杆菌 酵母菌等 一般不用支原体 原因是它营寄生生活 一定不能用哺乳动物成熟红细胞 原因是它无细胞核 不能合成蛋白质