2019届高三一轮复习《基因工程》

选修3现代生物科技专题第1讲基因工程高考总复习·生物考纲要求全国卷5年7考高考指数★★★★★基因工程的诞生Ⅰ2016年新课标Ⅰ卷、2016年新课标Ⅲ卷、2015年新课标Ⅰ卷、2015年新课标Ⅱ卷、2014年新课标Ⅱ卷、2013年新课标Ⅰ卷、2012年新课标卷基因工程的原理及技术(含PCR技术)Ⅱ基因工程的应用Ⅱ蛋白质工程Ⅰ转基因生物的安全性Ⅰ热点透视基因工程的操作步骤及原理；蛋白质工程的概念、目标和操作流程高考总复习·生物一、基因工程的概念基因工程的别名基因拼接技术或__________技术操作环境__________操作对象基因操作水平__________水平基本过程剪切→______→______→表达基因工程的原理结果人类需要的__________或生物类型优点①可_________生物的遗传性状；②可克服远缘杂交不亲和性生物体外DNA分子拼接导入基因产物定向改造基因重组DNA重组高考总复习·生物二、DNA重组技术的基本工具黏性末端原核生物磷酸二酯键高考总复习·生物(1)识别序列的特点：中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如GCCG|GCCG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。(2)切割后产生末端的种类——黏性末端和平末端(3限制酶是一类酶，而不是一种酶。(4)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。(5)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。高考总复习·生物磷酸二酯键平末端黏性末端高考总复习·生物1．限制酶与DNA连接酶的关系(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制酶不切割自身DNA的原因：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。高考总复习·生物2．与DNA分子相关的几种酶比较项目限制酶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分子高考总复习·生物自我复制目的基因质粒高考总复习·生物选择限制酶的注意事项(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①所选的限制酶不能破坏目的基因。②所选的限制酶不能全部破坏标记基因，至少要保留1个标记基因。③切割质粒的限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保具有相同的黏性末端。④为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，可使用两种不同的限制酶分别切割目的基因和质粒，如图甲可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种限制酶的切点)。高考总复习·生物1．思考判断(1)DNA连接酶可把目的基因与载体的黏性末端的碱基黏合，形成重组DNA。()(2)E·coliDNA连接酶既可以连接平末端，又可以连接黏性末端。()(3)Taq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐高温的DNA连接酶。()三、练习高考总复习·生物2．下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是()A．用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个B．限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越大C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同D．只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒B高考总复习·生物3．(2017年广东对口升学模拟)限制性核酸内切酶MunⅠ和限制性核酸内切酶EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是()ABCDA高考总复习·生物(1)a代表的物质和质粒的化学本质都是________，二者还具有其他共同点，如①__________________，②__________________(2)若质粒DNA分子的切割末端为－A－TGCGC，则与之连接的目的基因切割末端应为__________；可使用__________把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为________________________，其作用是_________________________________________。4、大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答。能够自我复制具有遗传特性DNADNA连接酶标记基因供重组DNA的鉴定和选择能够自我复制具有遗传特性能够自我复制具有遗传特性能够自我复制具有遗传特性高考总复习·生物三、基因工程的操作程序1．获取目的基因(1)目的基因：主要指____________的基因，也可以是一些具调控作用的因子。(2)从中获取人工合成利用形成通过用化学方式人工合成利用扩增编码蛋白质基因文库mRNA反转录DNA合成仪PCR高考总复习·生物2．基因表达载体的构建——基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受体细胞中__________，并且可以______________，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成稳定存在遗传给下一代RNA聚合酶转录转录目的基因高考总复习·生物基因工程中的3个易错点(1)基因表达载体≠载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。(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到启动子与终止子之间的部位，若目的基因插入到启动子内部，启动子将失去其功能。(3)启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子：启动子和终止子位于DNA片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。高考总复习·生物(3)构建过程同种限制酶DNA连接高考总复习·生物3．将目的基因导入受体细胞生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法____________________________________受体细胞体细胞______原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上→导入农杆菌→侵染植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA上→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物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DNA分子农杆菌转化法显微注射法Ca2＋处理法受精卵高考总复习·生物4．目的基因的检测与鉴定DNA分子杂交分子杂交抗原抗体杂交抗性实验杂交带抗性抗虫、抗病接种实验是否抗虫是否抗病分子水平检测个体水平检测高考总复习·生物1．思考判断(1)基因表达载体中含有启动子和终止密码。()(2)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。（）2．科学家将比目鱼的抗冻蛋白基因转移到西红柿细胞内培育出“抗冻西红柿”，在“目的基因的检测与鉴定”环节，不需要进行的是A．利用标记基因，将含有比目鱼抗冻蛋白基因的西红柿细胞筛选出来B．利用分子探针，检测“抗冻西红柿”的DNA上是否插入了抗冻蛋白基因C．利用相应的抗体，检测“抗冻西红柿”细胞中是否形成抗冻蛋白质D．进行抗寒栽培实验，检测“抗冻西红柿”是否能在寒冷环境中生存A高考总复习·生物4．如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。以下说法错误的是()A．利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ的细菌筛选出来B．Ⅲ是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植株C．⑥可与多个核糖体结合，同时翻译出多种蛋白质D．①过程的完成需要限制酶和DNA连接酶参与C高考总复习·生物3．(2016年福建普高毕业班质检)为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用SHH基因的非模板链转录合成的RNA作为探针，进行分子杂交实验，以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如图：(Amp表示氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表达)考向预测1：考查基因工程的操作过程高考总复习·生物请回答：(1)重组载体中SHH基因转录合成RNA探针时，________(填“需要”或“不需要”)启动子。(2)步骤②中，用Ca2＋处理大肠杆菌，使之成为______细胞，然后导入重组载体。实验中，用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌，未导入质粒的细菌将会死亡，原因是这些细菌不含有________基因。(3)将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与__________________形成杂交带，进而判断SHH基因的转录情况。需要感受态Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性)SHH转录的mRNA高考总复习·生物4．(2017年福建三明第一中学月考)绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒(TMV)基因，可以合成一种抗TMV蛋白，叶片对TMV具有抗感染性。烟草是重要的经济作物，由于TMV的感染会导致大幅度减产。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草，主要流程如图所示：高考总复习·生物(1)科学家首先从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA，然后合成目的基因。图中过程①表示_______，获得的DNA必须在两侧添加_______和________。(2)过程③构建重组Ti质粒时，必须使用_______和_________两种工具酶。(3)由图分析，在过程③构建的重组Ti质粒上应该含有卡那霉素抗性基因作为________，重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是_________________。(4)在过程⑤培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外，还必须添加______________，以保证受体细胞能培养成再生植株。(5)过程⑥可采取________________的方法，检测植株是否合成了抗TMV蛋白。在个体水平的鉴定过程中，可通过________________的方法来确定植株是否具有抗性。逆(反)转录启动子终止子限制酶DNA连接酶标记基因农杆菌转化法植物激素抗原—抗体杂交接种烟草花叶病毒高考总复习·生物四、基因工程的应用技术名称应用植物基因工程培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和______转基因植物，利用转基因技术改良植物的品质动物基因工程提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作__________的供体基因治疗把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥功能，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗抗逆器官移植高考总复习·生物五、蛋白质工程1．概念理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。(2)操作：__________或基因合成。(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出______________。(4)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对___________进行分子设计。2．蛋白质工程的设计流程基因修饰新的蛋白质蛋白质结构功能蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列高考总复习·生物3．蛋白质工程与基因工程的关系比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质联系①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造高考总复习·生物1．蛋白质工程与基因工程相