(完整版)高三生物一轮专题复习精品课件——选修专题——基因工程

(1)蛋白质工程的基本途径是 ：
(2)与基因工程相比，合成的蛋白质有何特点？
(3)用蛋白质工程生产的胰岛素，与天然胰岛素比较，
2021显/7/26著的优点是？
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答案
（1）从预期的蛋白质功能出发→设计预期的 胰岛素分子结构→推测应有的氨基酸序列 →找到相应的核苷酸序列（基因）
（2）合成的是自然界原本不存在 的蛋白质
(完整版)高三生物一轮专题复习精品课件——选修专题——基因工程
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选修三
现代生物科技专题
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专题一 基因工程
一、基因工程的原理及技术
1、原理：
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象 操作水平 基本过程
基因 DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达
是否有（ D）
A.抗虫基因 B.抗虫基因产物
C.新的细胞核 D.相应性状
2.转基因动物转基因时的受体细胞是（ A）
A.受精卵
B.精细胞
C.卵细胞
D.体细胞
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3.人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工 合成，通过转基因技术，可以使人 的糖蛋白基
因得以表达的受体细胞是（ ）B
A.大肠杆菌 B.酵母菌
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❖一种限制酶只能识别一种特定的 核苷酸序列，并在每一条链中特定 部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯 键断开。（断开的不是氢键）
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双链DNA结构和磷酸二酯键位置
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切割DNA分子时产生的两种不同末端
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分子缝合针——DNA连接酶
连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来， 使之成为一个完整的DNA分子。
潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全
能性的特点。
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3、过程： 植物的花瓣（高度分化的组织）
脱分化
愈伤组织 再分化
小植株
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植物组织培养技 术的流程简图：
植物材料消毒 接种到诱导培养基
诱导出愈伤组织
可以不继代培养直接诱导分化
愈伤组织转接到继代培养基上
得到大量的愈伤组织
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第二步：基因表达载体的构建
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
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启动子
目的基因
终止子
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标记基因
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第三步：将目的基因导入受体细胞
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（叫转化）。
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例子：
▪ 干扰素在体外保存困难 将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸
▪ 玉米中赖氨酸含量比较低
赖氨酸
天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶
第352位的苏氨酸变成异亮氨酸 第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸
解除赖氨酸对酶活性的限制
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（二） 蛋白质工程的基本原理
1、概念：
蛋白质工程是指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，以满足人类对 生产和生活的需求。：
（1）确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高 级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有 的氨基酸序列→应有的碱基排列， 创造自然界不存在的蛋白质。 （2）其与基因工程的比较： 基因工程是遵循中心法则， 从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能， 生产出自然界已有的蛋白质。
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本基
反转录
操因
作工
流程
程的
图基
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第一步：目的基因的获取
目的基因主要指编码蛋白质的结构基因
取出DNA
用限制酶切 断DNA
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目前被较广泛提取使用的 目的基因有：苏云金杆菌抗虫 基因、人胰岛素基因、人干扰 素基因、种子贮藏蛋白基因、 植物抗病基因等
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❖随堂练习
1. 利用蛋白质工程改造天然蛋白质，进而改变其功能， 获得毒副作用很小、专一性增强、药效加强、稳定 性增强的理想的药物如胰岛素是治疗依赖型糖尿病 的特效药物，但是天然胰岛素在人体内寿命只有几 小时，重症病人每天得注射好几次药物，给病人带 来不便和痛苦。通过蛋白质工程改变胰岛素的空间 结构，以延长半衰期，得到长效胰岛素。还可以在 不改变胰岛素活性部位结构的前提下，增强其他部 位结合强度，使之难以被酶所破坏，从而增强其稳 定性。
1. 作用：将外源基因送入受体细胞 2. 条件：
（1）能在宿主细胞内复制并稳定地保存 （2）具有一个或多个限制酶切点 （3）具有某些标记基因 （4）载体必须安全，不会对受体细胞有害 3. 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒
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常用载体－质粒的特点
1.细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子 2.质粒是基因工程中最常用的运载体 3.最常用的质粒是大肠杆菌的质粒 4.存在于许多细菌及酵母菌等生物中 5.质粒的存在对宿主细胞无影响 6.质粒的复制只能在宿因 ▪ 原理：DNA双链复制的原理 ③通过DNA合成仪直接人工合成
根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA 核苷酸顺序，然后按照碱激互补配对原则， 推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。用游 离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。
▪ C.基因工程所用的工具酶是限制酶DNA连 接酶
▪ D.带有目的基因的载体是否进入受体细胞 需检测
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▪ 4.作为基因的运输工具—运载体，必须具备的条
件之一及理由是（ D）
A.能够在宿主细胞中稳定的保存下来并大量复制， 以便提供大量的目的的基因
B.具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达
基因 ②抗冻蛋白基因 ③抗除草剂基因
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2、改良农作物的品质
富含赖氨酸的转基 因玉米
导入与植物花青素代谢有关的基因的矮牵牛
3、利用植物生产药物
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（二）动物基因工程的应用
1、用于提高动物生长速度
（如：导入外源生长激素基因鲤鱼） 2、用于改善畜产品的品质 （如：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使
C.具有某些标记基因，以便目的基因能够与让结合
D.它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳 定保存
▪ 5.基因工程中常见的载体是（ C）
▪ A.质体 B.染色体 C.质粒 D.线粒体
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▪ 二、基本步骤： ▪ 第一步：目的基因的获取 ▪ 第二步：基因表达载体的构建 ▪ 第三步：将目的基因导入受体细胞 ▪ 第四步：目的基因的检测与鉴定
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结果
人类需要的基因产物
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2、技术：
（1）基本工具
❖ 限制性核酸内切酶－“分子手术刀”
▪ 分布：主要在原核生物中 ▪ 特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定 切点 ▪ 结果：产生黏性未端或平末端 ▪ 举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列， 并在G和A之间切开
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2.基因因不工包程括中（常用D）细菌等原核生物作受体细胞的原
A.繁殖速度快
B.遗传物质相对较少
C.多为单细胞，操作简便
D. DNA为单链，变异少
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▪ 3.基因工程是DNA分子水平的操作，下列
有关基因工程的叙述中，错误的是（A ）
▪ A.限制酶只用于切割获取目的基因
▪ B.载体与目的基因必须用同一种限制酶处 理
愈伤组织接种到分化培养基上
分化出幼苗
幼苗接种到生根培养基上 完整植株
若诱导出幼苗的同时也 实现生根，可以省略生 根培养基
移栽到大田
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二、动物的细胞培养与体细胞克隆
▪ 1、动物的细胞培养 动物细胞培养概念：
动物细胞培养：就是从动物机体中取出相关的组 织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养 基中，让这些细胞生长和增殖。
A.Bt基因的化学成分是蛋白质
B. Bt基因中有菜青虫的遗传物质
C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基 因
D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
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▪ 2.水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中 Asp、Gly和Ser构成发光环，现已将这种 蛋白质的基因作为生物转基因的标记，在
（3）稳定性强
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专题二、克隆技术
一、植物的组织培养
1、概念：植物组织培养就是在无菌和人工 控制条件下，将离体的植物器官、组织、 细胞，培养在人工配制的培养基上，给予 适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、 丛芽，最终形成完整的植株。
2、原理：具有某种生物全部遗传信息的任
何一个细胞，都具有发育成完整生物体的
转基因技术中，这种蛋白质的作用是（C ）
A.促使目的基因到导入宿主细胞中
B.促使目的基因在宿主细胞中复制
C.使目的基因容易被检测出来
D.使目的基因容易成功表达
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四、蛋白质工程
▪ （一）蛋白质工程崛起的缘由 ▪ 基因工程在原则上只能生产自然界已存在
的蛋白质。这些天然蛋白质是生物在长期 进化过程中形成的，它们的结构和功能符 合特定物种生存的需要，却不一 定完全符 合人类生产和生活的需要。 ▪ 如：胰岛素、干扰素、生长素
▪ 1、体外基因治疗 ▪ 2、体内基因治疗
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随堂练习
1.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt 基因转移到优质油菜中，培育出 转基因抗虫的 油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的 杀虫蛋白，对菜青虫 有显著抗性，能大大减轻
菜使青用虫。对根油据菜以上的信危害息，，下提列高叙油述菜正产确量的，是减（小农C药）
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三、基因工程的应用
（一）植物基因工程技术的应用
1、提高农作物的抗逆能力
（1）抗虫转基因植物 抗虫基因的种类：4种
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（2）抗病转基因植物 抗病转基因植物所用的基因： ①常用：病毒外壳蛋白基因和 病毒的复制酶基因 ②抗真菌转基因植物中有：几丁质酶基因和
抗毒素合成基因 （3）其它抗逆转基因植物 ①抗盐碱、干旱的基因：调节细胞渗透压的
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氨苄青霉素 抗性基因
目的基因 插入位点
复制原点
载大 体肠 结杆 构菌 示及 意质 图粒
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随堂练习
1.在是基（因工）程中使B用的限制性核酸内切酶，其作用
A.将目的基因从染色体上切割出来
B.识别并切割特定的DNA核有酸序列
C.将目的基因与运载体结合
D.将目的基因导入受体细胞
（恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键）
连接酶的分类
根据酶的来源分：
１.Ｅ．coli DNA连接酶：只能“缝合”ＤＮＡ片段互补的黏
性末端
２.Ｔ4DNA连接酶：能“缝合”ＤＮＡ片段互补的黏性
末端和平末端
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切 割 和 连 接
Ｄ Ｎ Ａ 分 子 的
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基因的运输工具——运载体
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将目的基因导入植物细胞 ▪农杆菌转化法（感染双子叶植物和裸子植物， 对大多单子叶植物没有感染力） ▪基因枪法（常用于单子叶植物） ▪花粉管通道法（转基因抗虫棉） 将目的基因导入动物细胞 ▪显微注射技术（“超级小鼠”） 将目的基因导入微生物细胞 ▪导入大肠杆菌方法：先用Ca2+处理，使其转为 感受态细胞。再将重组载体与感受态细胞混合。
C.噬菌体 D.质粒DNA
4.人们利用基因工程方法，用大肠杆菌生产人类胰
岛素，与此过程无关的是（ ）A
A.用限制酶对胰岛素基因与载体分别切到并催化两 者连接
B .把重组后的DNA分子导入受体细菌内进行扩增
C.检测重组载体是否导入受体细菌内并表达出性状
D.筛选出能产生胰岛素的“工程菌”
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乳糖的含量大大减低） 3、用转基因动物生产药物
（如：转入人的a-抗胰蛋白基因的绵羊）
4、用转基因动物作器官移植的供体
（如：改造猪的器官）
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（三）基因工程药物
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（四）基因治疗
是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的 细胞中，达到治疗疾病的目的。
▪ 基因治疗包括：
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第四步：目的基因的检测和鉴定 ▪ 分子水平的检测 ▪ 检测是否插入了目的基因 ▪ 检测是否转录出了mRNA ▪ 检测是否翻译成蛋白质 ▪ 个体生物学水平的检测 ▪ （做抗虫或抗病的接种实验）
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随堂练习
1.运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的 抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验 是否成功，最方便的方法是检测棉花植株