2013年高中生物(人教版)同步课件：专题1《基因工程》专题整合(选修3)

专题整合几种重要酶的比较种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸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的磷酸二酯键只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上将DNA两条链之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分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子1．概念(1)乳腺生物反应器是指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白。(2)工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系。乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较2．两者的区别比较项目乳腺生物反应器工程菌基因结构动物基因的结构与人类基因的结构基本相同细菌或酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异基因表达合成的药物蛋白与天然蛋白质相同细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器，产生的药物蛋白可能没有活性受体细胞动物的受精卵微生物细胞导入目的基因的方式显微注射法感受态细胞法生产条件不需严格灭菌，温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞中提取生产设备畜牧业生产，加提取设备工业生产，设备精良基因组文库与cDNA文库的主要区别文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小大基因中启动子无有基因中内含子无有基因多少某种生物的部分基因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【典例1】下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中，不正确的是()。A．cDNA文库中只含有某种生物的部分基因，基因组文库中含有某种生物的全部基因B．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同C．cDNA文库中的基因都没有启动子D．一种生物的cDNA文库可以有许多种，但基因组文库只有一种解析cDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程，所以该DNA(或基因)与该生物体内的原DNA在结构上是有区别的，如不含有启动子、内含子等。故正确答案为B。答案B区分启动子与起始密码、终止子与终止密码比较位置作用启动子位于DNA分子上位于基因首端，是RNA聚合酶识别、结合的部位启动转录过程起始密码位于mRNA分子上是mRNA分子中决定第一个氨基酸的三个相邻碱基终止子位于DNA分子上位于基因尾端，它可使转录过程停止终止密码位于mRNA分子上是mRNA分子上不决定氨基酸的三个相邻碱基联系(1)启动子与终止子均是基因结构的组成部分，它们均是一段有特殊序列的DNA片段。(2)起始密码与终止密码均属于mRNA分子上三个相邻碱基，只是前者有对应的氨基酸和转运RNA，后者无对应的氨基酸和转运RNA【典例2】表达载体中启动子的作用是()。A．使目的基因的导入更容易B．具有RNA聚合酶的结合部位，启动转录过程C．鉴别受体细胞是否导入目的基因D．具有DNA聚合酶的结合部位，启动复制过程解析启动子在表达载体中位于目的基因的首端，具有RNA聚合酶的结合部位，可启动转录过程。鉴别受体细胞是否导入目的基因是标记基因的作用。故正确答案为B。答案B【例】(2011·江苏)请回答基因工程方面的有关问题。(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为________。②在第________轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如图)，请分别说明理由。①第1组：__________________________________________；②第2组：__________________________________________。(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为____________________。(4)用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ单独或联合切割同一种质粒，得到的DNA片段长度如下图(1kb即1000个碱基对)，请在指定位置画出质粒上EcoRⅤ、MboⅠ的切割位点。解析(1)①依据图解特点，第四轮循环产物中可以得到16个DNA分子，其中有16个含引物B的单链、15个含引物A的单链，以及一个不含引物A的模板链。②从图解原DNA的引物A、B的比例关系分析，经三次复制后开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)比较第一组引物的碱基顺序，可以发现引物Ⅰ与引物Ⅱ有两对碱基能发生互补配对，形成局部双链结构而失效；而第二组引物中，引物Ⅰ′折叠后会发生碱基互补配对而导致失效。(3)在PCR反应体系中，引物首先与模板DNA单链互补配对形成局部双链DNA片段，然后在DNA聚合酶的作用下将单个脱氧核苷酸依次连接到引物链上。(4)分析本小题中图解可知，用EcoRV切割质粒只得到长度为14kb的一个片段，说明该酶在质粒上只有1个切点；同理可以推测MboⅠ在质粒上有2个切点；由图中可以看出同时用两种限制酶切割时得到了3个片段，由此可以推测限制酶EcoRV的切点在图中11.5kb的DNA片段中。具体切割位点见答案。答案①1516②三(2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效②引物Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效③DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上(4)见图考情分析基因工程是高考中的一个常考考点，主要考查工具酶和载体的功能、基因工程操作的基本步骤和各个步骤中的一些关键操作、基因工程的应用等。考查基因工程，既可以单独考查，也可以与遗传、变异和蛋白质工程等知识结合起来综合考查。考题中有时会出现基因工程的相关图解，可以是基因工程的整个操作过程示意图，也可以只是基因工程中某个操作步骤的示意图。对图解的识别是解答这类试题的关键之一。