2016届高三一轮必修三选修三_专题一_基因工程.

第四部分选修3现代生物科技专题考试大纲要求1.基因工程的诞生、原理及应用(Ⅱ)2.蛋白质工程(Ⅰ)3.植物组织培养、动物细胞培养和体细胞克隆(Ⅱ)4.动物细胞融合和单克隆抗体(Ⅱ)5.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅱ)6.胚胎干细胞的移植(Ⅱ)考试大纲要求7.胚胎工程的应用(Ⅱ)8.转基因生物的安全性(Ⅱ)9.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)10.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)11.生态工程的原理(Ⅰ)12.生态工程的实例(Ⅱ)热点问题透视1.理解植物组织培养和动物细胞培养的原理及过程2.理解动物细胞融合及单克隆抗体的制备过程3.了解基因工程诞生的历程掌握原理、基本工具及操作步骤4.了解基因工程在工业、农业、医药等方面的应用5.了解蛋白质工程的原理及其与基因工程的区别与联系热点问题透视6.掌握动物胚胎发育的基本过程及理论基础7.掌握胚胎干细胞移植过程，理解胚胎干细胞的应用途径及与基因工程、细胞工程的联系8.了解转基因生物存在安全性的原因9.了解生物技术的伦理问题及我国对“克隆”的法律规定10.了解生态工程遵循的五项基本原理及应用，并分析生态工程实例及其所依据的基本原理专题一基因工程教材基础回扣核心考点整合课后限时练命题视角研析教材基础回扣一、DNA重组技术的基本工具1．DNA重组技术的“分子手术刀”(1)“分了手术刀”即。(2)来源：主要从中分离。教材梳理□1限制性核酸内切酶□2原核生物(3)功能：识别、切割。(4)结果：产生或。□3特定核苷酸序列□4磷酸二酯键□5黏性末端□6平末端2．E·coliDNA连接酶与T4DNA连接酶(1)化学本质：。(2)功能上的相同点：均可催化形成。□7均为蛋白质□8磷酸二酯键(3)功能不同点：可“缝合”黏性末端和平末端，则只能缝合“黏性末端”，不能缝合平末端。□9T4DNA连接酶□10E·coliDNA连接酶3．基因工程常用的载体基因工程常用载体是，其化学本质是。□11质粒□12一种双链环状DNA分子二、基因工程的基本操作程序1．获取目的基因的手段①从中获取；②利用PCR技术扩增目的基因；③通过DNA合成仪用化学方法直接合成。□13基因文库2．基因工程的核心(1)是基因工程的第二步，也是基因工程的核心。(2)基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有、和等。□14基因表达载体的构建□15启动子□16终止子□17标记基因①启动子：是一段有特殊结构的，位于，是的部位。②标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有，从而。□18DNA片段□19基因首端□20RNA聚合酶识别和结合□21目的基因□22将含目的基因的细胞筛选出来3．将目的基因导入受体细胞的方法(1)植物最常用：法，其次为法、法。(2)动物：最常用法，其受体细胞通常为。(3)细菌：法，需用处理细胞。□23农杆菌转化□24基因枪□25花粉管通道□26显微注射□27受精卵□28感受态细胞□29Ca2＋4．目的基因的检测和鉴定(1)首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因。(2)其次还要检测。(3)最后检测。(4)有时还需进行。□30目的基因是否转录出了mRNA□31目的基因是否翻译出了蛋白质□32个体生物学水平的鉴定三、基因工程的应用与蛋白质工程1．基因工程的应用技术名称应用动物基因工程提高动物来提高产品产量；改善蓄产品品质；用转基因动物生产；用转基因动物作器官移植的□33生长速度□34药物□35供体技术名称应用植物基因工程培育植物、抗病转基因植物和植物；利用转基因改良植物的品质□36抗虫转基因□37抗逆转基因技术名称应用基因治疗把导入病人体内，使其发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，分为基因治疗和基因治疗□38正常基因□39表达产物□40体内□41体外2.蛋白质工程(1)蛋白质工程的目标是：根据，对进行分子设计。(2)蛋白质工程的手段：对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过来完成。□42人们对蛋白质功能的特定需求□43蛋白质的结构□44基因核心考点整合1.基因工程的概念按照人们的愿望，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或生物产品，又叫DNA重组技术。考点一基因工程概念及操作工具特别提醒对基因工程概念的理解。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基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达结果人类需要的基因产物或转基因生物2.基因工程的操作工具(1)“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)①存在：主要存在于原核生物中。②特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。③识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如以中心线为轴，两侧碱基互补对称；CCAGGGGTCC以AT为轴，两侧碱基互补对称。④切割后末端的种类：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——黏性末端或平末端(如图所示)。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。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。主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。4000种。1、来源：2、种类：3、作用：4、结果：形成两种末端粘性末端平末端限制性核酸内切酶T磷酸二酯键1234512345A大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶什么叫黏性末端？限制酶什么叫黏性末端？被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。什么叫黏性末端？什么叫平末端？当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。切割DNA分子时产生的两种不同末端限制酶所识别的序列有什么特点？限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线,中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。(2)“分子缝合针”——DNA连接酶种类E·coli－DNA连接酶T4－DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能特性只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低种类E·coli－DNA连接酶T4－DNA连接酶相同点都缝合磷酸二酯键，如图(3)“分子运输车”——载体①载体具备的条件：a．能在受体细胞中复制并稳定保存。b．具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。c．具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。②最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。③其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒。特别提醒①获取目的基因和切割载体时使用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。②获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生4个黏性末端或平末端。③限制酶切割位点的选择必须保证标记基因的完整性，以便于检测。1.基因工程的图解例：基因工程技术生产凝乳酶的过程考点二基因工程的操作过程2．基因工程的操作程序分析(1)目的基因的获取途径①从自然界已有的物种中分离出来，如从基因组文库或cDNA文库中获取。特别提醒cDNA文库只含某种生物的部分基因，相当于地方图书馆；基因组文库含该种生物的全部基因，相当于国家图书馆。②人工合成目的基因：常用的方法有化学合成法和反转录法。化学合成法：蛋白质――→分析氨基酸序列――→推测RNA碱基序列――→推测DNA碱基序列―→用4种脱氧核苷酸人工合成目的基因；反转录法：分离出供体细胞mRNA――→逆转录酶单链DNA――→DNA聚合酶合成目的基因。③PCR扩增技术与DNA复制的比较(2)基因表达载体的构建——最核心步骤①基因表达载体的组成：启动子、目的基因、终止子以及标记基因等。特别提醒a．与载体相比较，增加启动子、目的基因和终止子三个基因片段，其功能各不相同。b．启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)≠终止密码子(RNA)。②基因表达载体的构建方法。特别提醒该过程把三种工具(两种工具酶、一种载体)全用上了，是最核心，最关键的一步，在体外进行。(3)将目的基因导入受体细胞特别提醒①该项操作是唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。②将微生物作为受体细胞主要原因是个体微小，代谢旺盛，繁殖速度快，获得目的基因产物多。③植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。转基因抗虫棉就是用我国独创的花粉管通道法培育出来的。苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因导入棉花。基因枪法-单子叶植物常用，但成本较高。农杆菌转化法-80%转基因植物。农杆菌转化法-80%转基因植物。(4)目的基因的检测和鉴定蛋白质工程基因工程蛋白质合成自然界不存在的蛋白质合成天然存在的蛋白质实质改造基因将目的基因从供体生物转移到受体生物，并在受体生物中表达考点三蛋白质工程与基因工程的比较蛋白质工程基因工程操作程序基本思路确定蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列→人工合成目的基因相应生物功能蛋白质遵循中心法则：从DNA→mRNA→蛋白质→产生生物活性蛋白质工程基因工程应用及现状主要集中在对现有蛋白质进行改造，例如β­干扰素、天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶等。目前还没有真正成功的例子，原因是蛋白质高级结构非常复杂，人们对此知之甚少已被广泛应用，转基因植物、动物、药品生产等已商业化，但基因治疗仅处于实验阶段，未实践应用特别提醒(1)二者都属于分子水平上的操作。(2)蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形成自然界不存在的蛋白质，所以被形象地称为第二代基因工程。(3)对基因进行改造后，编码的蛋白质可以遗传下去，而直接改造蛋白质却不能遗传。(4)“基因诊断”和“基因治疗”的比较①基因诊断：基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。②基因治疗：把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中，存在基因缺陷的病人细胞中既含有缺陷基因，又含有通过基因工程导入的正常基因，在病人体内两种基因都能表达，正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈了基因缺陷引起的疾病。有体外基因治疗和体内基因治疗。一、转基因生物的优缺点分析考点四基因工程优缺点分析及生物武器总结提升(1)转基因技术已经成为人类解决饥饿和贫困不可或缺的技术。(2)生物技术的安全性是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国转移，可能会对生物多样性、生态环境和人体健康构成潜在的风险与威胁。(3)对待转基因生物的正确态度应是趋利避害，不能因噎废食。(4)转基因生物存在安全性的原因：①目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。②目的基因往往是异种生物的基因。③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。二、生物武器(1)种类种类举例致病菌鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌、痢疾杆菌病毒天花病毒、动物痘病毒等种类举例基因重组的致病菌、生化毒剂如肉毒杆菌毒素可以阻滞神经末梢释放乙酰胆碱，从而引起肌肉麻痹。只要有0.01mg的肉毒杆菌毒素就可以使人死亡(2)特点：①传染性强；②污染面广，危害时间长；③难以防治；④具有一定的潜伏期；⑤受自然条件影响大。(3)传播途径：①经食物和水传播；②空气传播；③接触传播；④虫媒传播；⑤病原体直接传播。命题视角研析近几年高考以基因工程和蛋白质工程的成果作为背景，以大量的基因工程或蛋白质工程案例作为载体，考查基因工程和蛋白质工程的基本原理和应用。考查形式以简答题为主，预计2014年可结合当今社会热点(如转基因食品，基因治疗等)或科技前沿等载体命制基因工程或蛋