2019年高考二轮复习专题课件——基因工程【上课用】
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高考生物复习专题29基因工程课件高三全册生物课件
形成产物 黏性末端或平末端 重组DNA分子 子代DNA分子 子代DNA分子 游离的脱氧核苷酸 单链D021
二、基因工程的操作程序
12/9/2021
[知能拓展] 1.基因表达需要启动子与终止子的调控,所以限制酶切割载体的切割位点,即目的 基因插入的位点并不是任意的,目的基因应插入启动子与终止子之间的部位,且必须保证至少1 个标记基因的完整性,以便于检测。 2.不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶 切割,产生的黏性末端一般不相同,所以在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的是 产生相同的黏性末端;但有些不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。 3.将一个基因从DNA分子上切割下来,需要切两处,同时产生4个黏性末端。 4.在基因表达载体中,启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA);终止子(DNA片段)≠终止密码子 (RNA)。 5.基因表达载体的构建是基因工程中最核心、最关键的一步,在体外进行。 6.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)没有发生碱基互补配对。 7.将目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志,基因工程是否成功在于目的基因是否成 功表达。
12/9/2021
(4)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:ADA基因缺陷症的 基因治疗。
(1)概念: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。 (2)基本途径: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→找到对 应的 脱氧核苷酸 序列(基因)。 [名师点拨] 1.Bt毒蛋白基因编码的Bt毒蛋白并无毒性,进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒 性。 2.青霉素是诱变后的高产青霉菌产生的,不是通过基因工程改造的工程菌产生的。
高中生物基因工程课件
毒性和提高免疫原性。
基因工程疫苗的应用
03
预防传染病，如乙型肝炎疫苗、人乳头瘤病毒疫苗等，降低人
群发病率。
基因工程抗体
基因工程抗体的种类
包括单克隆抗体、双特异性抗体、人源化抗体等。
基因工程抗体的制备
通过基因工程技术克隆和表达抗体的重链和轻链可变区基因，与适 当的恒定区基因融合，在哺乳动物细胞中表达。
公众参与与透明度
加强公众参与和透明度，促进利益相关方的对话 和协商，共同制定符合各方利益的决策。
3
国际合作与协调
加强国际合作与协调，共同制定国际性的伦理准 则和法律法规，促进全球范围内的公平和平等。
谢谢
THANKS
生物固氮
通过基因工程技术将固氮基因转入植物，提高植 物的固氮能力，减少化肥使用。
生物农药
通过基因工程技术生产具有杀虫、杀菌作用的生 物农药，减少化学农药的使用。
基因编辑技术
利用基因编辑技术如CRISPR-Cas9等对作物进行 精确的基因改造，提高作物的抗逆性和产量。
05 基因工程与环境保护
CHAPTER
生物的遗传性状。
基因工程原理
基因工程基于分子生物学和遗传学 原理，通过改变生物体的基因组， 实现对生物性状的遗传改良。
基因工程操作步骤
基因工程的操作步骤包括基因克隆 、载体构建、受体细胞转化、基因 表达和产物分离纯化等。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源
基因工程的未来发展
基因工程起源于20世纪70年代，当时 科学家发现了限制性内切酶和DNA连 接酶，为基因操作提供了工具。
基因工程在土壤修复中的应用
土壤修复是指通过各种手段改善土壤质量，降低土壤污染 对环境和人体健康的影响。基因工程技术可以帮助我们培 育出具有特定功能的植物，用于土壤修复。
高三生物二轮复习课件基因工程(二)
膀胱生物反应器：不受性别年龄的限制，而且药物提取更加简便
用转基因动物作器官移植的供体：可以抑制抗原决定基因表达的调节因
子或设法除去抗原决定基因
Ⅲ 基因工程药物
利用转基因工程菌生产___蛋__白___类药物
举例：抗体、疫苗、激素、细胞因子、干扰素
Ⅳ 基因治疗 :把正常基因导入病人体内，使得基因表达产物发挥作
基因工程（二）
2019生物考纲
（Ⅱ）基因工程的应用
（Ⅰ）蛋白质工程 DNA的粗提取和鉴定
一、基因工程的应用
Ⅰ 转基因植物 Ⅱ 转基因动物 Ⅲ 基因工程药物 Ⅳ 基因治疗
Ⅰ 转基因植物 -提高农作物的抗逆能力，改良植物的品质。
抗虫转基因植物：Bt毒蛋白基因、蛋白酶、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因
三、DNA的粗提取和鉴定
实验 选材 → 破碎细胞，获取DNA滤液 → 去除杂质→析出DNA → 鉴定
流程
1.实验材料的选择 菜花、香蕉、紫色洋葱、菠菜叶、豌豆、鸡血细胞、哺 乳动物血细胞、猪肝
理想材料：DNA含量高、易破碎，最好没有颜色干扰的组织
三、DNA的粗提取和鉴定
实验 2.破碎细胞，获取DNA的滤液
抗虫绵
苏云金杆菌
抗病转基因植物：病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因
几丁质酶基因、抗毒素合成基因
抗逆转基因植物： 抗冻蛋白基因
抗盐碱、抗干旱
抗除草剂基因
耐寒
调节细胞渗透压的基因
抗除草剂
品质改良转基因植物: 必需氨基酸含量多的蛋白质基因
控制必需氨基酸合成途径中关键酶基因
控制番茄果实成熟的基因 控制植物花青素代谢的基因
氯化钠浓度为时，DNA溶解度最小，如果 小于，DNA 的溶解度随氯化钠溶液浓度 增加而逐渐降低，如果大于，DNA 的溶 解度随氯化钠溶液浓度增加而逐渐增加
用转基因动物作器官移植的供体：可以抑制抗原决定基因表达的调节因
子或设法除去抗原决定基因
Ⅲ 基因工程药物
利用转基因工程菌生产___蛋__白___类药物
举例：抗体、疫苗、激素、细胞因子、干扰素
Ⅳ 基因治疗 :把正常基因导入病人体内，使得基因表达产物发挥作
基因工程（二）
2019生物考纲
（Ⅱ）基因工程的应用
（Ⅰ）蛋白质工程 DNA的粗提取和鉴定
一、基因工程的应用
Ⅰ 转基因植物 Ⅱ 转基因动物 Ⅲ 基因工程药物 Ⅳ 基因治疗
Ⅰ 转基因植物 -提高农作物的抗逆能力，改良植物的品质。
抗虫转基因植物：Bt毒蛋白基因、蛋白酶、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因
三、DNA的粗提取和鉴定
实验 选材 → 破碎细胞，获取DNA滤液 → 去除杂质→析出DNA → 鉴定
流程
1.实验材料的选择 菜花、香蕉、紫色洋葱、菠菜叶、豌豆、鸡血细胞、哺 乳动物血细胞、猪肝
理想材料：DNA含量高、易破碎，最好没有颜色干扰的组织
三、DNA的粗提取和鉴定
实验 2.破碎细胞，获取DNA的滤液
抗虫绵
苏云金杆菌
抗病转基因植物：病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因
几丁质酶基因、抗毒素合成基因
抗逆转基因植物： 抗冻蛋白基因
抗盐碱、抗干旱
抗除草剂基因
耐寒
调节细胞渗透压的基因
抗除草剂
品质改良转基因植物: 必需氨基酸含量多的蛋白质基因
控制必需氨基酸合成途径中关键酶基因
控制番茄果实成熟的基因 控制植物花青素代谢的基因
氯化钠浓度为时，DNA溶解度最小，如果 小于，DNA 的溶解度随氯化钠溶液浓度 增加而逐渐降低，如果大于，DNA 的溶 解度随氯化钠溶液浓度增加而逐渐增加
专题15 基因工程-2023年高考生物二轮复习课件(新教材专用)
①n代后，DNA分子有_2__n__个
②n代后，DNA链有_2_n_+_1_条 ③第__3__代出现完整的目的基因
④n代后，含引物的DNA分子有__2n ___个
⑤n代后，共消耗_2_n+1-_2__个引物
⑥第n代复制，消耗了__2_n___个引物
⑦n代后，完整的目的基因有_2_ n-2_n_个
基因表达载体的组成
文和图36)( ) 8．干扰素是我国批准生产的第一个基因工程药物。(选择性必
√ 修3 P90“资料卡”)( ) × 9．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。(选
择性必修3 P93正文)( )
√ 10．转基因作为一项技术本身是中性的。(选择性必修3 P103正
文)( ) 11．治疗性克隆是指利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成
在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA
(2)[全国卷Ⅰ，40(1)]质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有 ___能__自__我_复__制__、_具__有__标__记_基__因__(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足 上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。
体细胞
以农杆菌转化法为例： 将目的基因插入Ti质粒的T-
DNA上 ↓
转入农杆菌中 ↓
导入植物细胞 ↓
整合到受体细胞的DNA上
动物细胞
显微注射技术
受精卵
提纯含目的基 因的表达载体
↓ 显微注射
↓ 受精卵发育
↓ 具有新性 状的个体
微生物细胞
感受态细胞法
原核细胞 Ca2＋处理细胞
↓ 感受态细胞
↓ 基因表达载体与 感受态细胞混合
× (选择性必修3 P72正文)( ) × 4．目的基因就是指编码蛋白质的基因。(选择性必修3 P76
②n代后，DNA链有_2_n_+_1_条 ③第__3__代出现完整的目的基因
④n代后，含引物的DNA分子有__2n ___个
⑤n代后，共消耗_2_n+1-_2__个引物
⑥第n代复制，消耗了__2_n___个引物
⑦n代后，完整的目的基因有_2_ n-2_n_个
基因表达载体的组成
文和图36)( ) 8．干扰素是我国批准生产的第一个基因工程药物。(选择性必
√ 修3 P90“资料卡”)( ) × 9．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。(选
择性必修3 P93正文)( )
√ 10．转基因作为一项技术本身是中性的。(选择性必修3 P103正
文)( ) 11．治疗性克隆是指利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成
在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA
(2)[全国卷Ⅰ，40(1)]质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有 ___能__自__我_复__制__、_具__有__标__记_基__因__(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足 上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。
体细胞
以农杆菌转化法为例： 将目的基因插入Ti质粒的T-
DNA上 ↓
转入农杆菌中 ↓
导入植物细胞 ↓
整合到受体细胞的DNA上
动物细胞
显微注射技术
受精卵
提纯含目的基 因的表达载体
↓ 显微注射
↓ 受精卵发育
↓ 具有新性 状的个体
微生物细胞
感受态细胞法
原核细胞 Ca2＋处理细胞
↓ 感受态细胞
↓ 基因表达载体与 感受态细胞混合
× (选择性必修3 P72正文)( ) × 4．目的基因就是指编码蛋白质的基因。(选择性必修3 P76
基因工程人教版高三年级生物课堂PPT学习
注意！
E.Coli DNA连接酶只能连接双链DNA 互补的黏性末端 T4 DNA连接酶能连接双链DNA互补的 黏性末端 ，也能连接平末端、什么是目的基因？ 主要是指编码蛋白质结构基因 2、末端的DNA片段是 否一定是被同一种限制酶所切？
4、已知一个粘性末端如何确定相关酶识别
的序列？
例一：写出下列序列受EcoRI限制酶 作用后的黏性末端
CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT
GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA
非编码区
编码区
非编码区
RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
❖ 真核细胞基因结构示意图
❖启动子：
❖1、功能：与RNA聚合酶特异性结合， 控制遗传信息的转录。
❖2、启动子与起始密码子有何区别？ ❖3、启动子的位置是否只能在编码区
的上游？
❖4、启动子发生突变，结果会如何？
❖ 编码区：
❖ 1、能够转录的区域，通过mRNA来编码蛋白 质的结构。
一定范围大小 DNA片段与
的DNA片段 时期的mRNA 3、中可用于物种间基因交 流的基因种类不同
2.遗传信息的传递都遵循中心法则 3.生物界共用一套遗传密码
什么是基因？ --基因是有遗传效应的DNA片段 基因如何控制生物的性状？
—通过基因的表达。即：通过转 录和翻译来控制蛋白质的合成
基因的结构如何？
原核生物的基因结构
非编码区
编码区
非编码区
RNA聚合酶 结合位点
原核细胞基因结构示意图
真核生物的基因结构
运载体的特点： （1）有一至多个限制酶的切点 （2）进入受体后可以进行自主复制 （3）有特殊的标记基因 （4）对受体细胞没有损害
2019年高考生物二轮专题复习课件：《基因工程》(共69张PPT)
基因工程 是指按照人们的愿望,进行严格的 设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋 予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人 们需要的新的生物类型和生物产品.(又叫DNA 重组技术)
考点一、基因工程诞生的理论基础：
(1)DNA是生物的主要遗传物质。 (2)基因是控制生物性状的基本单位。 (3)遗传信息的传递遵循中心法则。 (4)生物界共用一套遗传密码子多DNA 片段,导入受体菌的群体中储存,各个受 体菌
直接分离： 鸟枪法 人工合成 反转录法
2）噬菌体或某些动植物病毒
三、基因的载体 —“分子运输车”
3、载体的种类：
质粒是一般专指细菌、酵母菌和放线菌等生 物中核区以外的环状DNA分子。
质粒是基因工程最常用的运载体。
最常用的质粒是 大肠杆菌的质粒， 其中常含有抗药基 因，如四环素的标 记基因。质粒的存 在与否对宿主细胞 生存没有决定性作 用，但复制只能在 宿主细胞内成。 • 大肠杆菌的质粒：
※ 利用PCR技术扩增目的基因
二、基因表达载体的构建 (核心)
1、基因表达载体的作用 a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并 遗传给子代
b、同时使目的基因能表达和发挥作用
二、基因表达载体的构建
2、基因表达载体的组成
目的基因 启动子 终止子
标记基因
二、基因表达载体的构建
化学合成
目的基因
比较上述三种目的基因提取方法的优缺点
优点 鸟枪法
操作简便 成本低
缺点
工作量大，盲目，分 离出来的有时并非一 个基因 操作过程麻烦，mRNA 很不稳定，要求的技 术条件较高 仅限于合成核苷酸 对较少化学合成 专一性最强 法
※ 利用PCR技术扩增目的基因
前提：一段已知目的基因的核 苷酸序列(合成引物) 原理：DNA的复制 条件：模板DNA、引物、四种脱 氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶等。 过程：变性→复性(退火)→延伸 结果：目的基因的数量呈指数增加(2n)
考点一、基因工程诞生的理论基础：
(1)DNA是生物的主要遗传物质。 (2)基因是控制生物性状的基本单位。 (3)遗传信息的传递遵循中心法则。 (4)生物界共用一套遗传密码子多DNA 片段,导入受体菌的群体中储存,各个受 体菌
直接分离： 鸟枪法 人工合成 反转录法
2）噬菌体或某些动植物病毒
三、基因的载体 —“分子运输车”
3、载体的种类：
质粒是一般专指细菌、酵母菌和放线菌等生 物中核区以外的环状DNA分子。
质粒是基因工程最常用的运载体。
最常用的质粒是 大肠杆菌的质粒， 其中常含有抗药基 因，如四环素的标 记基因。质粒的存 在与否对宿主细胞 生存没有决定性作 用，但复制只能在 宿主细胞内成。 • 大肠杆菌的质粒：
※ 利用PCR技术扩增目的基因
二、基因表达载体的构建 (核心)
1、基因表达载体的作用 a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并 遗传给子代
b、同时使目的基因能表达和发挥作用
二、基因表达载体的构建
2、基因表达载体的组成
目的基因 启动子 终止子
标记基因
二、基因表达载体的构建
化学合成
目的基因
比较上述三种目的基因提取方法的优缺点
优点 鸟枪法
操作简便 成本低
缺点
工作量大，盲目，分 离出来的有时并非一 个基因 操作过程麻烦，mRNA 很不稳定，要求的技 术条件较高 仅限于合成核苷酸 对较少化学合成 专一性最强 法
※ 利用PCR技术扩增目的基因
前提：一段已知目的基因的核 苷酸序列(合成引物) 原理：DNA的复制 条件：模板DNA、引物、四种脱 氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶等。 过程：变性→复性(退火)→延伸 结果：目的基因的数量呈指数增加(2n)
高考生物基因工程专题复习超全-93页PPT资料
单链
连接部位
在两DNA片段之间 形成磷酸二酯键
将单个脱氧核苷 酸加到已存在的 核酸片段上，形 成磷酸二酯键
相同点
都能形成磷酸二酯键
种类 项目
作用 底物
作用 部位
限制酶
DNA分子 磷酸二
酯键
DNA连 接酶
DNA分子 片段
磷酸二 酯键
DNA 聚合酶
脱氧核苷酸
磷酸二 酯键
解旋酶
DNA 分子 碱基对间 的氢键
为——ACTAG和GATC——。少数限制酶却可识别不止一种 碱基序列。
“分子缝合针” —ＤＮＡ连接酶
１.作用：连接磷酸二酯键,而不是氢键。
２.DNA连接酶的种类
E·coliDNA连接酶：连接黏性末端
T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端
3.DNA连接酶的作用部位：
脱氧核苷酸链上相邻的两个脱氧核苷 酸之间的磷酸二酯键
DNA连接酶
DNA连接酶无特异性，其催化DNA片段末端 形成磷酸二脂键。连接情况有两种：一是 催化互补的粘性末端连接，二是催化平末 端连接。只要是相同的粘性末端、平末端 DNA连接酶就能催化连接，而与切割的限制 酶无关。
DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？
连接DNA链
DNA连接酶
双链
DNA聚合酶
基因工程专题复习
１. 基因工程的概念
这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪 切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合， 然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体 细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。
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
连接部位
在两DNA片段之间 形成磷酸二酯键
将单个脱氧核苷 酸加到已存在的 核酸片段上，形 成磷酸二酯键
相同点
都能形成磷酸二酯键
种类 项目
作用 底物
作用 部位
限制酶
DNA分子 磷酸二
酯键
DNA连 接酶
DNA分子 片段
磷酸二 酯键
DNA 聚合酶
脱氧核苷酸
磷酸二 酯键
解旋酶
DNA 分子 碱基对间 的氢键
为——ACTAG和GATC——。少数限制酶却可识别不止一种 碱基序列。
“分子缝合针” —ＤＮＡ连接酶
１.作用：连接磷酸二酯键,而不是氢键。
２.DNA连接酶的种类
E·coliDNA连接酶：连接黏性末端
T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端
3.DNA连接酶的作用部位：
脱氧核苷酸链上相邻的两个脱氧核苷 酸之间的磷酸二酯键
DNA连接酶
DNA连接酶无特异性，其催化DNA片段末端 形成磷酸二脂键。连接情况有两种：一是 催化互补的粘性末端连接，二是催化平末 端连接。只要是相同的粘性末端、平末端 DNA连接酶就能催化连接，而与切割的限制 酶无关。
DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？
连接DNA链
DNA连接酶
双链
DNA聚合酶
基因工程专题复习
１. 基因工程的概念
这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪 切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合， 然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体 细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。
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
高考生物二轮复习第16讲基因工程课件高三全册生物课件
(单选)。
A.含B基因的染色体缺失 聚合酶失活
基因发生基因突变 基因的启动子无法启动转录
(2)从水稻体细将该序列与Luc基因(表达的荧光素
酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留
两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。
分子杂交技术 功显示
(DNA 和 mRNA 之 出杂
间)
交带
第三步
目的基因是否翻译成蛋 白质
抗原—抗体杂交
个体水平 鉴定
根据目的基因表达出的性状判断,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强弱;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 能是否相同
12/9/2021
10
二、蛋白质工程 1.蛋白质工程
12/9/2021
11
2.蛋白质工程与基因工程的比较
蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功能→设计预期 过 的蛋白质结构→推测应有的 程 氨基酸序列→找到相对应的
获取目的基因→基因表达 载体的构建→将目的基因 导入受体细胞→目的基因
脱氧核苷酸序列 区 别实 定向改造或生产人类所需的
①E·coli DNA 连 接酶只能连接黏 性末端 ②T4 DNA 连接酶 能连接黏性末端 和平末端
①能在宿主细胞内稳 定存在并大量复制 ②有一个至多个限制 酶切割位点 ③具有特殊的标记基 因
12/9/2021
2
限制酶
DNA 连接酶
载体
常用 类型
ESmcoaRⅠⅠ限限 制制 酶酶、E酶 酶·c、olTi 4DDNNAA连连接接
步骤组成一轮循环。
(4)PCR扩增时,复性温度的设定是成败的关键。复性温度过高会破
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有调控作用片
段
DNA双链复制 引物
Taq酶
变性
PCR
引物
Taq酶
指数
化学
核苷酸序列 DNA合成仪
(2)基因表达载体的构建——核心步骤。 ①构建基因表达载体的目的:
受体细胞 中稳定存在,并且可以_____ 遗传 a.使目的基因在_________
基因从DNA分子上切割下来,需要切两处,同时产生4个
黏性末端。
③切割位点:限制酶切割位点应位于标记基因之外,不
能破坏标记基因,以便进行检测。
(2)载体:基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载 体不同。基因工程中最常用的载体是质粒,本质是DNA 分子,能将目的基因导入受体细胞内;膜载体是蛋白质, 与细胞膜的通透性有关。
获
(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1 和引物2),为方便构建重组质粒,在引物中需要增加适 当的 位点。设计引物时需要避
免引物之间形成
连。
,而造成引物自
(3)图中步骤1代表
,步骤2代表退火,步骤
3代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。 (4)PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温 度过高会破坏 的碱基配对。退火温度
作用
缝合双链DNA片段,恢复两个核苷酸之间的 磷酸二酯键 ___________
(3)载体。 ①种类:
原核细胞 和_______ 酵母菌 中,是一 a.常用载体:质粒常存在于_________
种分子质量较小的、环状的、裸露的DNA分子,独立于拟 核之外。
动植物病毒 等。 b.其他载体:λ 噬菌体的衍生物和___________
磷酸二酯键 。 ③作用:断裂特定的两个核苷酸之间的___________
黏性末端或平末端 。 ④结果:产生_________________
(2)DNA连接酶: 种类 来源 特点
E·coli DNA连接酶
大肠杆菌 _________
缝合黏性末端
T4DNA连接酶 T4噬菌体 黏性 末端和___ 平 缝合_____ 末端
生物类型 受体细胞 植物 体细胞 动物 受精卵 _______ 微生物 大肠杆菌或 酵母菌等
农杆菌转化法 、 _____________ 常用方法 基因枪法、花粉 管通道法
显微注射技 ___________ 术 ___
感受态细胞 ___________ 法 ___
(4)目的基因的检测和鉴定:
DNA分子
的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但_______
的引需要设定更高的退火温度。
(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改 进措施有 ②降低退火温度 (填序号:①升高退火温度 ③重新设计引物)。
【素养解读】本题主要考查的核心素养是生命观念和 科学思维,具体表现如下:
核心素养 生命观念 素养角度 结构与 功能观 分析与 综合 归纳与 演绎 具体表现 问题(2)考查重组质粒的构 建过程 问题(5)分析PCR反应得不到 扩增产物的原因 问题(1)归纳目的基因的获 取,问题(3)(4)归纳PCR过程
科学思维
【解析】(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取 mRNA,mRNA在逆转录酶的催化下,通过逆转录过程形成 cDNA,然后用于PCR扩增。(2)目的基因与质粒形成重组 质粒时需要用限制性核酸内切酶切出相同的黏性末端, 因此在设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引
物1和引物2)时,要在引物中增加适当的限制性核酸内
抗原—抗体
分子
【重难点突破】 基因工程操作工具的相关提醒 (1)限制酶。 ①种类:限制酶是一类酶,而不是一种酶。 ②限制酶的使用。
a.在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的 是产生相同的黏性末端。b.不同DNA分子用同一种限制
酶切割产生的黏性末端都相同,同一个DNA分子用不同
的限制酶切割,产生的黏性末端一般不相同。c.将一个
给下一代。 表达 和发挥作用。 b.使目的基因_____
②基因表达载体的组成:
启动子
标记基因
目的基因
③基因表达载体的构建过程:
(3)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 ①转化含义:_________ 维持稳定 和_____ 表达 的过程。 胞内_________
②转化方法:
②特点和意义:
特 点 意 义 使目的基因稳定存 在并复制
稳定并能复制
可携带多个或多种 一个至多个 有___________限制酶切割位点 外源基因 标记 基因 具有特殊的_____
便于重组DNA的鉴 定和选择
2.基因工程的操作程序: (1)目的基因的获取。
编码蛋白质 的基因,还指一些具 ①目的基因:主要是指___________
【核心素养提升】 【典例示范】 (2017·江苏高考)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的 金属结合蛋白,某研究小组计划通过多聚酶链式反应 (PCR)扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金
属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下,请回答
下列问题: 世纪金榜导学号95350223
(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA,通过 得 用于PCR扩增。
选修3 现代生物科技专题
第 1课 基 因 工 程
考点一 【必备知识回顾】
基因工程的工具与操作程序
1.基因工程的工具:
限制酶 。 (1)限制性核酸内切酶(简称_______) 原核生物 。 ①来源:主要来自_________ 专一性 表现在两个方面: ②特点:具有_______, 特定核苷酸 序列。 识别——双链DNA分子的某种___________ 切割——特定核苷酸序列中的特定位点。
切酶位点。设计引物时,两种引物之间不能有互补性,
否则引物之间会配对形成双链DNA。(3)图中步骤1代表 高温变性,目的是使DNA分子解旋。(4)PCR扩增时,退火 步骤中引物与模板结合,因此退火温度过高会破坏引物 与模板的碱基配对。由于A和T之间有2个氢键,而C和G 之间有3个氢键,因此C和G的相对含量越高,DNA分子越
稳定,所以引物中含C与G的碱基对较多时,需要采用较
高的退火温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,
一是引物没有和模板结合,二是退火步骤中退火温度过 高破坏了引物与模板的碱基配对,所以采取的改进措施 应该选②和③。 答案:(1)逆转录 cDNA 碱基互补配对
段
DNA双链复制 引物
Taq酶
变性
PCR
引物
Taq酶
指数
化学
核苷酸序列 DNA合成仪
(2)基因表达载体的构建——核心步骤。 ①构建基因表达载体的目的:
受体细胞 中稳定存在,并且可以_____ 遗传 a.使目的基因在_________
基因从DNA分子上切割下来,需要切两处,同时产生4个
黏性末端。
③切割位点:限制酶切割位点应位于标记基因之外,不
能破坏标记基因,以便进行检测。
(2)载体:基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载 体不同。基因工程中最常用的载体是质粒,本质是DNA 分子,能将目的基因导入受体细胞内;膜载体是蛋白质, 与细胞膜的通透性有关。
获
(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1 和引物2),为方便构建重组质粒,在引物中需要增加适 当的 位点。设计引物时需要避
免引物之间形成
连。
,而造成引物自
(3)图中步骤1代表
,步骤2代表退火,步骤
3代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。 (4)PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温 度过高会破坏 的碱基配对。退火温度
作用
缝合双链DNA片段,恢复两个核苷酸之间的 磷酸二酯键 ___________
(3)载体。 ①种类:
原核细胞 和_______ 酵母菌 中,是一 a.常用载体:质粒常存在于_________
种分子质量较小的、环状的、裸露的DNA分子,独立于拟 核之外。
动植物病毒 等。 b.其他载体:λ 噬菌体的衍生物和___________
磷酸二酯键 。 ③作用:断裂特定的两个核苷酸之间的___________
黏性末端或平末端 。 ④结果:产生_________________
(2)DNA连接酶: 种类 来源 特点
E·coli DNA连接酶
大肠杆菌 _________
缝合黏性末端
T4DNA连接酶 T4噬菌体 黏性 末端和___ 平 缝合_____ 末端
生物类型 受体细胞 植物 体细胞 动物 受精卵 _______ 微生物 大肠杆菌或 酵母菌等
农杆菌转化法 、 _____________ 常用方法 基因枪法、花粉 管通道法
显微注射技 ___________ 术 ___
感受态细胞 ___________ 法 ___
(4)目的基因的检测和鉴定:
DNA分子
的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但_______
的引需要设定更高的退火温度。
(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改 进措施有 ②降低退火温度 (填序号:①升高退火温度 ③重新设计引物)。
【素养解读】本题主要考查的核心素养是生命观念和 科学思维,具体表现如下:
核心素养 生命观念 素养角度 结构与 功能观 分析与 综合 归纳与 演绎 具体表现 问题(2)考查重组质粒的构 建过程 问题(5)分析PCR反应得不到 扩增产物的原因 问题(1)归纳目的基因的获 取,问题(3)(4)归纳PCR过程
科学思维
【解析】(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取 mRNA,mRNA在逆转录酶的催化下,通过逆转录过程形成 cDNA,然后用于PCR扩增。(2)目的基因与质粒形成重组 质粒时需要用限制性核酸内切酶切出相同的黏性末端, 因此在设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引
物1和引物2)时,要在引物中增加适当的限制性核酸内
抗原—抗体
分子
【重难点突破】 基因工程操作工具的相关提醒 (1)限制酶。 ①种类:限制酶是一类酶,而不是一种酶。 ②限制酶的使用。
a.在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的 是产生相同的黏性末端。b.不同DNA分子用同一种限制
酶切割产生的黏性末端都相同,同一个DNA分子用不同
的限制酶切割,产生的黏性末端一般不相同。c.将一个
给下一代。 表达 和发挥作用。 b.使目的基因_____
②基因表达载体的组成:
启动子
标记基因
目的基因
③基因表达载体的构建过程:
(3)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 ①转化含义:_________ 维持稳定 和_____ 表达 的过程。 胞内_________
②转化方法:
②特点和意义:
特 点 意 义 使目的基因稳定存 在并复制
稳定并能复制
可携带多个或多种 一个至多个 有___________限制酶切割位点 外源基因 标记 基因 具有特殊的_____
便于重组DNA的鉴 定和选择
2.基因工程的操作程序: (1)目的基因的获取。
编码蛋白质 的基因,还指一些具 ①目的基因:主要是指___________
【核心素养提升】 【典例示范】 (2017·江苏高考)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的 金属结合蛋白,某研究小组计划通过多聚酶链式反应 (PCR)扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金
属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下,请回答
下列问题: 世纪金榜导学号95350223
(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA,通过 得 用于PCR扩增。
选修3 现代生物科技专题
第 1课 基 因 工 程
考点一 【必备知识回顾】
基因工程的工具与操作程序
1.基因工程的工具:
限制酶 。 (1)限制性核酸内切酶(简称_______) 原核生物 。 ①来源:主要来自_________ 专一性 表现在两个方面: ②特点:具有_______, 特定核苷酸 序列。 识别——双链DNA分子的某种___________ 切割——特定核苷酸序列中的特定位点。
切酶位点。设计引物时,两种引物之间不能有互补性,
否则引物之间会配对形成双链DNA。(3)图中步骤1代表 高温变性,目的是使DNA分子解旋。(4)PCR扩增时,退火 步骤中引物与模板结合,因此退火温度过高会破坏引物 与模板的碱基配对。由于A和T之间有2个氢键,而C和G 之间有3个氢键,因此C和G的相对含量越高,DNA分子越
稳定,所以引物中含C与G的碱基对较多时,需要采用较
高的退火温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,
一是引物没有和模板结合,二是退火步骤中退火温度过 高破坏了引物与模板的碱基配对,所以采取的改进措施 应该选②和③。 答案:(1)逆转录 cDNA 碱基互补配对