高考生物复习现代生物科技专题第36讲基因工程包括PCR技术课件

(9)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原—抗体杂交技术。 (✕) 3.判断下列有关蛋白质工程和转基因技术说法的正误。 (1)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质。 (√) (2)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,定向改变 分子的结构。 (✕) (3)(2014重庆理综,2D)生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致 病菌等来形成杀伤力。 (✕) (4)目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性、生物安全 性和环境安全性上。 (√) (5)(2014江苏单科,23D)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也 未必能正常表达。 (√)
②导入动物细胞——显微注射法(导入受精卵); ③导入微生物细胞——使用Ca2+处理受体细胞。 (3)目的基因检测与鉴定的“两个水平”
(4)基因工程操作的“一个核心”——基因表达载体的构建
2.PCR技术 (1)原理:DNA复制,即:
(2)PCR反应过程
过程 说明
图解
变性 当温度上升到90 ℃以上时,双链DNA解聚为 单链
4.基因身份证 (1)否定的理由:个人基因资讯的泄露造成⑥ 基因歧视 ,势必造成遗 传学失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等。 (2)肯定的理由:一些遗传性疾病在后代中复现率很高,通过基因检测可 以⑦ 及早预防,适时治疗 ,达到挽救患者生命的目的。 5.生物武器 (1)种类:致病菌、⑧ 病毒 、生化毒剂,以及经过⑨ 基因重组 的 致病菌等。 (2)中国政府的态度:在任何情况下⑩ 不发展、不生产、不储存 生 物武器,并反对 生物武器及其技术和设备 的扩散。
3.类型
三、蛋白质工程 1.蛋白质工程的概念
疑难诊室 (1)既然存在基因工程,为什么还要改造蛋白质? [提示] 基因工程只能产生自然界已存在的蛋白质。 (2)蛋白质工程中为什么通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造? [提示] ①蛋白质具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易 改造;②改造后的基因可以遗传给下一代,被改造的蛋白质无法遗传。
考点突破
突破一 基因工程的操作工具与操作程序
1.基因工程操作程序中的“三、三、二、一” 用PCR技术扩增:其实质是在体外对目的基因进行大量复制。用 PCR仪控制温度:变性(95 ℃)→复性(55 ℃)→延伸(72 ℃) ③通过DNA合成仪用化学方法人工合成(用于序列已知,且核苷酸数目 较少者)、利用mRNA反转录法合成。 (2)将目的基因导入受体细胞的“三种类型” ①导入植物细胞——农杆菌转化法(花粉管通道法、基因枪法);
,不能表达的原因是
。

图(c)
(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有
和
,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是
。
答案 (1)Sau3AⅠ 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(每
空2分,共4分)
(2)甲和丙(2分) 甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的基因插
入在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录(3分,其他合理答案
图(a)
图(b) 根据基因工程的有关知识,回答下列问题: (1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被 酶切后的产物连接,理由是
。
(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的
基因的重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达
目的基因产物的有
复性 温度下降到50 ℃左右,两种引物通过碱基互 补配对与两条单链DNA结合
延伸 72 ℃左右时,Taq DNA聚合酶有最大活性,可 使DNA新链由5'端向3'端延伸
(3)结果:上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了两个DNA分 子,随着重复次数的增多,DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过 程都是在PCR扩增仪中完成的。
可酌情给分)
(3)E·coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶(每空2分,共6分, 其他合理答案可酌情给分)
解析 (1)分析图(a)可知,限制酶Sau3AⅠ与BamHⅠ切割DNA后形成的 黏性末端相同,故经这两种酶切割得到的产物可以用DNA连接酶进行 连接。(2)构建基因表达载体时,为保证目的基因能在宿主细胞中成功 表达,目的基因应插入在启动子和终止子之间,据此可判断甲、丙均不 符合要求,目的基因均不能被转录。(3)常见的DNA连接酶有E·coliDNA 连接酶和T4DNA连接酶,其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连 接平末端。
端
3.载体 (1)条件:能在受体细胞中复制并稳定保存;具有一至多个限制酶切点;具 有标记基因。
(2)种类
最常用: ⑨ 质粒 其他 : ⑩ 噬菌体的衍生物、 动植物病毒
(3)作用: 携带外源DNA片段进入受体细胞 。
(4)特点:可在细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上随染色体
DNA进行同步复制。
(5)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PCR或人工合成法获得DNA,第二步存在黏性末端连接现 象,第四步检测存在分子杂交方法。
4.DNA的粗提取与鉴定 (1)实验原理
(2)操作流程
考向一 依托实例分析,考查基因工程的基本操作工具 1.(2016课标全国Ⅲ,40,15分)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了 EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位 点,图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点 是唯一的)。
2.判断有关基因工程操作程序说法的正误。 (1)(2015重庆理综,6A)表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA 反转录获得。 (✕) (2)(2015重庆理综,6C)借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细 胞筛选出来。 (√) (3)(2015重庆理综,6D)启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中 起作用。 (✕) (4)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。 (√) (5)PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶。 (✕) (6)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。 (√) (7)为培育抗除草剂的作物新品种,导入抗除草剂基因时只能以受精卵 为受体。 (✕) (8)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。 (✕)
考点三 转基因生物的安全性与生物武器 1.转基因生物存在安全性问题的原因 (1)目前对① 基因的结构 、基因间的相互作用及基因的调控机制等 都了解得相当有限。 (2)目的基因往往是② 异种生物 的基因。 (3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是③ 随机 的。 2.对转基因生物安全性的争论:在④ 食物安全、生物安全、环境安全 三 个方面存在激烈的争论。 3.理性对待转基因技术:⑤ 趋利避害,不能因噎废食 。
考向二 借助实例,考查基因工程的操作程序
2.(2014课标Ⅱ,40,15分)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因
有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙
中,有可能提高后者的耐旱性。
回含有
生物的
基因。
(2)若要从植物甲1.目的基因的获取 (1)目的基因:主要指① 编码蛋白质 的基因,也可以是一些具②合成
利用④ mRNA反转录合 成 通过⑤ DNA合成仪用 化学方法人工合成
利用PCR技术扩增
2.基因表达载体的构建——基因工程的核心 (1)目的:使目的基因⑥ 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。 (2)基因表达载体的构成
转化法
原核细胞 Ca2+处理细胞→感 受态细胞→重 组表达载体与感受 态细胞混合→ 感受态细胞吸收DN A分子
4.目的基因的检测与鉴定
考点二 基因工程的应用与蛋白质工程
一、动物基因工程与植物基因工程 1.动物基因工程:用于提高动物① 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② 供体 等。 2.植物基因工程:培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因 植物;利用转基因改良植物的③ 品质 。
识别序列中心轴线两侧切开 ④ 黏性末端 识别序列中心轴线处切开 ⑤ 平末端
2.DNA连接酶 (1)作用: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。 (2)种类
种类 来源 特点
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
⑥ 大肠杆菌
⑦ T4噬菌体
只“缝合”⑧ 黏性 末 黏性末端和平末端都可“缝合”
(3)构建过程:
3.将目的基因导入受体细胞
生物种类 植物细胞
动物细胞
常用方法 农杆菌转化法
显微注射法
受体细胞 体细胞
受精卵
转化 过程
将目的基因插入到Ti质粒的 基因表达载体
T-
DNA上→导入农杆菌→侵 受精卵
染植物
细胞→整合到受体细胞的染 新性状个体
色体
DNA上→表达
微生物细胞
从中
出所需的耐旱基因。
(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物
的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是
3.突破基因工程的五个易错点(1)基因组与部分基因不同基因类型
基因组部分基因(cDNA)构建基因 的过程
某种生物全部DNA
许多DNA片段
受体菌群体
某种生物发育的某个时期的mRNA
cDNA
受体菌群体
(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启动子与终止子之间,若目的基因插入
启动子内部,启动子将失去原功能。
(3)启动子≠起始密码子,终止子≠终止密码子
①启动子:一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端。它是RNA聚
合酶识别、结合的部位。