高考生物一轮复习 专题1 基因工程课件 新人教选修3

• 思路点拨：本题考查基因工程的相关知识。 (1)由于上述两种酶形成的末端不一样，所以 被两种不同的限制酶切割之后所形成的片段 有AA、AB、BA、BB四种切法形成的四种片 段。(A表示HindⅢ，B表示BamHⅠ)(2)同时 被两种限制酶切割有两种不同的目的基因， 即AB和BA，所以重组质粒有两种。BstⅠ与 BamHⅠ酶切割的末端一样，同时用这两种 限制酶切割只能形成一种目的基因，所以只 能形成一种重组质粒。(3)质粒要进行复制才 能更多地表达出产物，所以重组之后要能复 制。
• A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直 接进行操作
• B．蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的 新型蛋白质分子
• C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的 mRNA来实现的
• D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程 是相同的
• 解析：蛋白质工程通过对基因改造实现对蛋白质 的改造；蛋白质工程可生产自然界中没有的蛋白质。
• (2)培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作 为饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导 入大豆细胞常用的方法是________。请简述 获得转基因植株的完整过程。
• (3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家 将带有植酸酶基因的重组质粒通过________ 转入猪的卵裂中。该卵裂培养至一定时期后 可通过________方法，从而一次得到多个转 基因猪个体。
• 答案：B
• 【例1】(2009·江苏高考)苏云金杆菌(Bt)能产 生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒 素蛋白基因植物的培育过程示意图(ampr为抗 氨苄青霉素基因)，据图回答下列问题。
• (1)将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全 酶切后，反应管中有________种DNA片段。
脱氧核苷酸
解旋酶
DNA 分子
作用部 位
磷酸二 酯键
磷酸二 酯键
磷酸二 酯键
碱基对间 的氢键
作用特 点
切割目的基因及载体， 能专一性识别双链 DNA分子的某种特定 的核苷酸序列，并且 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
将双链DNA片
段“缝合”
起来，恢 复被限制 酶切开了 的两个核 苷酸之间
断和治疗中的应用
• 4. 蛋白质工程的一般操作过程
答案： DNA重组 物类型 苷酸序列
DNA重组 (限制性核酸内切酶) 黏性末端
平末端
• 答案： DNA连接酶 磷酸二酯键 质
粒
小型双链环状DNA 限制酶
复制并稳定保存 标记基因 λ噬菌体
的衍生物
•议一议：限制酶主要存在于原核生物中，它有 什么意义？
• (5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些 昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜 穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋 白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上 皮细胞________。
• (6)生产上常将上述转基因作物与非转基因 作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的 ________基因频率的增长速率。
扩增，以获取大量的目的基因。
(2)基因表达载体的构建
•特别提醒：①插入的目的基因的表达需要调 控序列，因而用作载体的质粒的插入基因部位 之前需有启动子，之后需有终止子。 •②两次使用的限制酶为同一种酶，这样形成 的黏性末端碱基之间互补，便于连接。
(3)将目的基因导入受体细胞转化
生物种类
植物细胞
动物细胞
只能将单个脱 氧核苷酸添 加到脱氧核 苷酸链间的氢键 打开
作用结 果
形成黏性末端或平末端
形成重组DNA 形成新的DNA
分子
分子
形成单链 DNA分子
•(2)限制酶与DNA连接酶的关系
①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。 ②DNA连接酶起作用时不需要模板。
• ①质粒：一种祼露的、结构简单、独立于细菌 拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链 环状DNA分子。
• ②λ噬菌体的衍生物。
• ③动植物病毒。
• 特别提醒：①一般来说，天然载体往往不能满 足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的 和需要，对某些天然的载体进行人工改造。
• ②限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的 标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整 性，有利于对目的基因的检测。
• 答案：C
•基因工程技术生产凝乳酶的过程
• 1．基因工程的操作程序分析 • (1)目的基因的获取途径 • ①从自然界中的基因 • 常用的方法有反转录法和化学合成法。 • ③利用PCR技术扩增目的基因 • 通过PCR技术可对已获取的目的基因进行
• 解析：基因表达载体是目的基因与载体的结 合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的 基因与载体，用DNA连接酶将相同的末端连 接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进 行的；基因表达载体包括启动子(位于基因首 端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基 因。
• 答案：B
• 4．(2010·南京调研)下列关于蛋白质工程的说法， 正确的是( )
• (2)图中②表示HindⅢ与BamHⅠ酶切、DNA 连接酶连接的过程，此过程可获得________ 种重组质粒；如果换用BstⅠ与BamHⅠ酶切， 目的基因与质粒连接后可获得________种重 组质粒。
• (3)目的基 因 插入 质 粒后 ， 不能影响质粒的 ________。
• (4)图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以 协助带有目的基因的T-DNA导入植物细胞， 并防止植物细胞中________对T-DNA的降解。
(4)目的基因的检测与鉴定
类型
检测内容
方法
结果显示
分子
导入 检 测
目的基因是否进入受 体细胞
检 转录 目的基因是否转录出
测 检测 mRNA
DNA分子杂交(DNA 和DNA之间)
分子杂交(DNA和 mRNA之间)
杂交带 杂交带
翻译 目的基因是否翻译成 检测 蛋白质
抗原—抗体杂交
杂交带
个体水 平检测
包括做抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗 性的程度；对基因工程产品与天然产品的功能进行活 性比较，以确定功能活性是否相同
•看一看：某研究小组在利用基因工程改造棉花时，发 现转入的目的基因始终不表达，其原因可能是什么？
•答案：构建基因表达载体时，可能没有加入启动子。
抗病 抗逆
生长速度 品质 药物 器官移植
•11、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。 •12、首先是教师品格的陶冶，行为的教育，然后才是专门知识和技能的训练。 •13、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。2022/1/182022/1/18January 18, 2022 •14、孩子在快乐的时候，他学习任何东西都比较容易。 •15、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •16、一个人所受的教育超过了自己的智力，这样的人才有学问。 •17、好奇是儿童的原始本性，感知会使儿童心灵升华，为其为了探究事物藏下本源。2022年1月2022/1/182022/1/182022/1/181/18/2022 •18、人自身有一种力量，用许多方式按照本人意愿控制和影响这种力量，一旦他这样做，就会影响到对他的教育和对他发生作用的环境。 2022/1/182022/1/18
• 1．下列有关基因工程中限制性内切酶的描 述，错误的是( )
• A．一种限制性内切酶只能识别一种特定 的脱氧核苷酸序列
• B．限制性内切酶的活性受温度影响 • C．限制性内切酶能识别和切割RNA • D．限制性内切酶可从原核生物中提取
• 解析：考查基因工程中工具酶的有关知识。 大部分酶的化学成分是蛋白质，少数酶的化 学成分是RNA。酶的活性受到温度和pH的 影响；限制性内切酶的特点是能识别双链 DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位 点进行切割；限制性内切酶主要是从原核生 物体内分离出来的。
• 2．载体
• (1)作用 • ①作为运载工具，将目的基因转移到宿
主细胞内。 • ②利用它在宿主细胞内对目的基因进行
大量复制。 • (2)具备的条件 • ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 • ②有多个限制酶切割位点，以便与外源
基因连接。 • ③具有特殊的标记基因，以便进行筛选。
• (3)种类
•答案：限制酶在原核生物中主要是切割外源 DNA，使之失效，从而达到保护自己的目的。
• 答案： 编码蛋白质
PCR技术 启
将目的基 因导入受 体细胞 （转化）
•答案： 农杆菌转化法 显微注射法 插 入了目的基因 转录：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段， 导入受体细菌的群体中储存，各个受体
• (4) 酶 具 有 专 一 性 ， 对 T DNA 的 降 解 酶 为 DNA水解酶。(5)生物的细胞表面的受体具有 特异性，人类肠上皮细胞没有昆虫肠上皮细 胞表面的特异受体，所以该毒素蛋白对人类 的风险相对较小。(6)自然选择是普遍存在的， 纯种种植自然选择会使害虫抗性基因频率快 速增长。所以混合种植可降低害虫的抗性基 因频率的增长速率。
2. 基因工程与蛋白质工程的比较
项目 区别 与联系
过程
区 别 实质
蛋白质工程
基因工程
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
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
• 答案：(1)4 (2)2 1 (3)复制 (4)DNA水解 酶
• (5)表面无相应的特异性受体 (6)抗性
• 【例2】(2009·广东高考)(1)饲料加工过程温 度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。 利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先 必须了解植酸酶的________，然后改变植酸 酶的________，从而得到新的植酸酶。
选修三 现代生物科技专题
专题一 基因工程
考纲下载 1. 基因工程的诞生Ⅰ 2. 基因工程的原理及技术Ⅱ 3. 基因工程的应用Ⅱ 4. 蛋白质工程Ⅰ 实验：DNA的粗提取与鉴定
• 热点提示 • 1. 基因工程的实质 • 2. 基因工程操作的四步曲及其操作实例 • 3. 基因工程在农业、医药生产、疾病诊
•
想一想：基因治疗是针对什么样的病进行的？ 答案：基因治疗一般针对很难用一般药物进行治疗的由基因异常 引起的 遗传病。
•答案： 蛋白质 脱氧核苷酸
蛋白质
氨基酸
• 1．与DNA分子相关的酶 • (1)几种酶的比较
种类 项目
作用底 物
限制酶 DNA分子
DNA连 接酶
DNA分子 片段
DNA 聚合酶
微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法 显微注射技术
Ca2＋处理法
受体细胞 转化过程
体细胞
卵裂
原核细胞
将目的基因插入 Ti质粒的TDNA上→农 杆菌→导入
植物细胞→
整合到受体 细胞的DNA 上→表达
将含有目的基 因的表达载 体提纯→取 卵(卵裂)→ 显微注射→ 卵裂发育→ 获得具有新 性状的动物
Ca2＋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
结果 联系
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
(1)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
(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
• 3．(2010·南通调研)下列关于基因表达载体 构建的相关叙述，不正确的是( )
• A．需要限制酶和DNA连接酶 • B．必须在细胞内进行 • C．抗生素抗性基因可作为标记基因 • D．启动子位于目的基因的首端
• 答案：C
• 2．(2010·潍坊模拟)质粒作为“分子运输车” 的条件是( )
• ① 能够自 我复制 ②双 链环状 DNA分 子 ③有多个限制酶切点 ④有标记基因 ⑤真 核细胞中没有
• A．①②③④⑤ ④
B．①②③
• C．①③④
D．②③⑤
• 解析：载体具备的条件是：能自我复制； 有标记基因；最好有多个限制酶切点；能在 宿主细胞内稳定存在并大量复制。