(江苏)高考生物总复习 第31讲 基因工程课件(选修3)

_____________________________________________________________________ _______________________________________________________(答出两点即可)。 (2)体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的____________方法导入大肠杆菌细胞；而 体外重组的噬菌体DNA通常需与____________组装成完整噬菌体后，才能通过侵 染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中， 可作为重组噬菌体宿主细胞的是____________。
某种生物的全部基因
物种间的基因交流
可以
部分基因可以说明基因的组建过程就应用了基因工程的基本操作步 工作量大，具有一定的盲目性
(2)农杆菌转化法原理 植物受损伤时伤口处分泌物(酚类化合物)可吸引农杆菌→农杆菌中Ti质粒上的T－ DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上(若将目的基因插入到Ti质 粒的T－DNA上，则目的基因将被一起带入)。 (3)受体细胞的选择 受体细胞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。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核 生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌)；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的红细胞，原因是它无细胞核，也没有核糖体 等细胞器，不能合成蛋白质。
2.基因诊断与基因治疗 (1)基因诊断：又称为DNA诊断，是采用 基因检测 的方法来判断患者是否出现了基 因异常或携带病原体。 (2)基因治疗 ①概念：把正常基因 导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗 疾病的目的。 ②成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，使淋巴细胞能产生腺苷 酸脱氨酶，然后，再将这种淋巴细胞转入患者体内，从而治疗复合型免疫缺陷症。
白质
类所需的生物类型或生物产品
结果 生产自然界中没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质
联系
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， 因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰
或基因合成实现
考点三 PCR技术与DNA的粗提取与鉴定
1.PCR技术
（2）PCR反应过程 过程
图中虚线框内mRNA片段包含
个密码子，如虚线框后的序列未知，预测虚
考点二 基因工程的应用及蛋白质工程
1.基因工程的应用 (1)动物基因工程：用于提高动物 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 供体 等。 (2)植物基因工程：培育抗虫转基因植物(如抗虫棉)、抗病转基因植物(如转基因烟 草)和抗逆转基因植物(如抗寒番茄)；利用转基因改良植物的品质(如新花色矮牵牛) 。
基因转移
组织细胞
3.蛋白质工程 (1)概念
基因修饰 改造了 质结构
新的蛋白质 蛋白
（2）基本流程 预期蛋白质的功能 → 设计预期的 蛋白质的结构 → 推测应有的 氨基酸序列 → 找到相对应的脱氧核苷酸序列
1.（人教版选修三P21“内文”）科学家将药用蛋白基因与 乳腺蛋白基因的启动子 等 调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的 受精卵 中，然后 ，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳斯后 ，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，因而称为乳腺生物反应器或乳房生 物反应器。
第31讲 基因工程
考纲考情——知考向
核心素养——提考能
1.基因工程的诞生(A) 2.基因工程的原理及技术(含PCR技术) (B) 生命观念 基因结构决定其功能
最新考纲 3.基因工程的应用(B)
4.蛋白质工程(A) 5.(实验)DNA的粗提取与鉴定(b)
科学思维 建立基因工程的操作流程模型
2018年T32(8分)；2017年T15(2分)；2016 近三年江苏
答案 （1）受伤的 叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质，可吸引农杆菌移向 这些细胞 （2）甜蛋白基因 核基因组 （3）茎尖 （4）按照人们的愿望进行 设计，并通过体外重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出符合人 们需要的新生物类型
蛋白质工程与基因工程的比较
项目
蛋白质工程
基因工程
实质
定向改造或生产人类所需蛋 定向改造生物的遗传特性，以获得人
年T16(2分)、T26(3分)；2015年T5(2分)、 考情
T28(4分)
探究基因工程在生产上的应用 科学探究
和蛋白质工程的应用 基因工程和蛋白质工程在生产 社会责任 实践上的应用
考点一 基因工程的基本工具及操作过程
1.基因工程的基本工具 (1)限制酶
原核 特定的核苷酸序列
磷酸二酯键
黏性末端
(2)DNA连接酶 ①作用：将限制酶切割下来的DNA片段_拼__接__成__D_N__A_分__子__。 ②类型
______________________________________________________________________。
（2）若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白，则表明该重组质粒中
已转移
到植物细胞中且能够表达；用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交，
发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为1∶1，则说明甜蛋白基因已
（3）进行扩增时，反应的温度和时间需根据具体情况进行设定，下列选项中
的设定与引物有关，
的设定与扩增片段的长度有关。（填序号）
①变性温度 ②退火温度 ③延伸温度 ④变性时间 ⑤退火时间 ⑥延伸时间
（4）如图表示筛选获得的工程菌中编码α－淀粉酶的mRNA的部分碱基序列：
5′－ AUGCCAUCAACAAAUACUAACACU U……－3′
（ 1 ） 利 用 PCR 技 术 扩 增 α － 淀 粉 酶 基 因 前 ， 需 先 获 得 细 菌 的
_____________________________________________________________________。
（2）为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的
（2018·海南卷，31）甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。为了改善黄瓜的品质，科
学家采用农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞，得到了转基因植株。
回答下列问题：
（1）用农杆菌感染时，应优先选用黄瓜
（填“受伤的”或“完好的”）
叶片与含重组质粒的农杆菌共培养，选用这种叶片的理由是____________________
① （质 常粒 用）特点有 能一 自个 我至 复多 制个 限制酶切割位点 有特殊的 标记基因
②其他载体：λ噬菌体衍生物、 动植物病毒 等。 ③载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
2.基因工程的基本操作程序基因 mRNA反转录 DNA合成仪RNA聚合酶 转录
基因
转录 目的
(2018·全国卷Ⅰ，38)回答下列问题： (1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入 大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了
常用类型 来源 功能 结果
E·coli DNA连接酶 _大__肠__杆__菌___
只“缝合” _黏__性__末__端___
T4 DNA连接酶 T4噬菌体
“缝合” 黏__性__末__端__和__平__末__端__
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_磷__酸__二__酯__键___
(3)载体 化学本质：双链环状DNA分子
经整合到
（填“核基因组”“线粒体基因组”或“叶绿体基因组”）中。
（3）假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产，若要以该转基因作物为材料
获得脱毒苗，应选用
作为外植体进行组织培养。
（4）通常，基因工程操作主要有4个步骤，即目的基因获取、重组表达载体的构
建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。因此，基因工程的含义
2.（人教版选修三P24“生物技术资料卡”）用于基因治疗的基因有三类。第一类是 从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产 物，来弥补病变基因带来的生理缺陷，如对血友病和地中海贫血病的治疗。第二 类是反义基因，即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA进行互补， 来阻断非正常蛋白质合成。第三类是编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫 做自杀基因。
2.DNA的粗提取与鉴定 （1）实验原理
0.14
NaCl
二苯NaCl溶液
酒精 蓝色
（2018·江苏卷，32）为生产具有特定性能的α－淀粉酶，研究人员从某种海洋细菌 中克隆了α－淀粉酶基因（1 656个碱基对），利用基因工程大量制备α－淀粉酶，实 验流程如图。请回答下列问题：
说明
—变—性— 当温度上升到 90 ℃ 以上时，双链DNA解旋为单链
温度下降到 50 ℃左右，两种引物通过 碱基互补配对 与 复性
两条单链DNA结合 延伸 72 ℃左右时， TaqDNA聚合酶 有最大活性，可使 ———
DNA新链由5′端向3′端延伸
图解
（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。
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降 解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用________的大肠杆菌作为受体细胞， 在蛋白质纯化的过程中应添加________的抑制剂。
解析 (1)两位科学家将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中并 进行了表达，因此，该研究可以证明：质粒可以作为载体，真核细胞的基因在原核细 胞中也可以表达(不同生物共用一套密码子)、体外重组的质粒可以进入受体细胞等。 (2)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称为转化，将 质粒导入大肠杆菌时，常用的转化方法是：首先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使其成为 感受态细胞。噬菌体DNA没有侵染能力，体外重组的噬菌体DNA通常需与外壳蛋白 组装成完整噬菌体才能完成侵染过程。噬菌体多寄生在细菌中，但不能寄生在心肌细 胞和叶肉细胞中。(3)若要使蛋白质不被降解，则大肠杆菌体内不能存在蛋白酶，因此 ，实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞。同理，在蛋白质纯化过程中 ，也不能使蛋白质降解，因此，应添加蛋白酶抑制剂。