2015届高考生物(人教版通用)总复习教学课件：选修3-专题1-基因工程

选修3现代生物科技专题考纲要求专题一基因工程回顾教材基础整合核心考点体验双基考题理教材巧思维夯基固本回顾•教材基础读透教材一、DNA重组技术的基本工具1．DNA重组技术的“分子手术刀”(1)“分子手术刀”即□1_______________________。(2)来源：主要从□2_____________中分离。(3)功能：识别□3_______________、切割□4__________。(4)结果：产生□5____________或□6________。限制性核酸内切酶原核生物特定核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端平末端2．E·coliDNA连接酶与T4DNA连接酶(1)化学本质：□7_______________。(2)功能上的相同点：均可催化形成□8_____________。(3)功能不同点：□9________________可“缝合”黏性末端和平末端，□10________________________则只能缝合“黏性末端”，不能缝合平末端。均为蛋白质磷酸二酯键T4DNA连接酶E·coliDNA连接酶3．基因工程常用的载体基因工程常用载体是□11_______，其化学本质是□12__________________________。质粒一种双链环状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□13______________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。基因文库2．基因工程的核心(1)□14________________________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□15_________、□16________和□17_______________等。基因表达载体的构建启动子终止子标记基因①启动子：是一段有特殊结构的□18__________，位于□19__________，是□20____________________________的部位。②标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有□21___________，从而□22______________________________。DNA片段基因首端RNA聚合酶识别和结合目的基因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：□23____________法，其次为□24_________法、□25__________________法。(2)动物：最常用□26_____________法，其受体细胞通常为□27____________。(3)细菌：□28_____________法，需用□29______处理细胞。农杆菌转化基因枪花粉管通道显微注射受精卵感受态细胞Ca2＋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□30_____________________________。(3)最后检测□31_______________________________。(4)有时还需进行□32_________________________。目的基因是否转录出了mRNA目的基因是否翻译出了蛋白质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2.蛋白质工程(1)蛋白质工程的目标是：根据□42__________________________，对□43______________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□44________来完成。人们对蛋白质功能的特定需求蛋白质的结构基因思考辨析判断下列说法是否正确：(1)限制酶只能用于切割目的基因。(×)(2)DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。(×)(3)E·coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。(×)(4)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。(√)(5)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。(√)(6)利用PCR技术能合成目的基因。(×)(7)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。(√)(8)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原—抗体杂交技术。(×)(9)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。(√)(10)蛋白质工程的操作对象是蛋白质分子。(×)知考点破疑难系统知识整合•核心考点考点一基因工程的基本工具1.与DNA分子相关的酶(1)几种酶的比较：(2)限制酶与DNA连接酶的关系：①限制酶不切割自身DNA的原因是：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。②DNA连接酶起作用时不需要模板。2．载体(1)作用：①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。(2)具备的条件：①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。②有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。③具有特殊的标记基因，以便进行筛选。(3)种类：①质粒：一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链环状DNA分子。②噬菌体的衍生物。③动植物病毒。【特别提醒】(1)一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。(2)限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。(3)为使目的基因与载体形成相同的DNA片段末端以便连接，通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同限制酶切割DNA分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也可连接。应用训练1根据基因工程的有关知识，回答下列问题。(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：AATTC……GG……CTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是_______________________________________。黏性末端平末端切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。(4)反转录作用的模板是________，产物是________。若要在体外获得大量反转录产物，常采用________技术。(5)基因工程中除质粒外，________和________也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是________________________________________________________________________。大肠杆菌T4mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR噬菌体动植物病毒未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱[解析]本题考查基因工程的操作过程及基因工程中的工具和工具酶的作用，考查考生的识记能力与理解分析能力，难度适中。限制性内切酶切割DNA分子形成的末端通常有两种，即黏性末端和平末端。为使运载体和目的基因连接，二者必须具有相同的黏性末端，因而当使用除EcoRⅠ之外的其他酶进行切割时，应该产生相同的黏性末端。DNA连接酶的来源有两个：一是大肠杆菌，二是T4噬菌体。反转录是由RNA形成DNA的过程，获得大量反转录产物时常采用PCR扩增技术。基因工程常用的运载体是质粒，除此以外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。如果用大肠杆菌作受体细胞，必须用钙离子处理，使其处于感受态(此状态吸收外源DNA的能力增强)。[答案](1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同(3)大肠杆菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌体动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱考点二基因工程的操作过程基因工程的操作程序分析(1)目的基因的获取途径：①从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因文库或cDNA文库中获取。②人工合成目的基因：常用的方法有反转录法和化学合成法。③利用PCR技术扩增目的基因：通过PCR技术可对已获取的目的基因进行扩增，以获取大量的目的基因。(2)基因表达载体的构建：【特别提醒】(1)插入的目的基因的表达需要调控序列，因而用作载体的质粒的插入基因部位之前需有启动子，之后需有终止子。(2)两次使用的限制酶为同一种酶，这样形成的黏性末端碱基之间互补，便于连接。(3)将目的基因导入受体细胞(转化)：(4)目的基因的检测与鉴定：应用训练2如图为获得抗虫棉的技术流程。在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。请据图回答：(1)A过程所用的载体是________，需要的工具酶有________________和______________。(2)C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素外，还需加入________。(3)由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫植株可采用___________技术，该技术所依据的原理是________________。(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用放射性同位素(或荧光分子)标记的________作为探针。(5)如果从个体生物水平来鉴定，D过程应用的最简单检测方法是__________________________________________。含kanr质粒限制性核酸内切酶DNA连接酶卡那霉素植物组织培养植物细胞全能性抗虫基因让棉铃虫食用再生植株(抗虫接种实验)[解析](1)图中作为载体的是含kanr质粒，基因工程中的工具酶有DNA连接酶和限制性核酸内切酶。(2)C过程的培养基为选择培养基，为了筛选出含有目的基因的重组质粒，培养基中应含有卡那霉素。(3)离体植物组织培育植株采用植物组织培养技术，依据的原理是植物细胞的全能性。(4)再生植株检测应该检验是否抗虫，因此要用放射性同位素标记抗虫基因。(5)可以用棉铃虫食用再生植株，通过虫子是否死亡判断是否为抗虫植株。[答案](1)含kanr质粒限制性核酸内切酶DNA连接酶(两种酶顺序可颠倒)(2)卡那霉素(3)植物组织培养植物细胞全能性(4)抗虫基因(5)让棉铃虫食用再生植株(抗虫接种实验)考点三蛋白质工程与基因工程的比较【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。应用训练3有关基因工程与蛋白质工程的说法，正确的是()A．通过基因工程产生的蛋白质都能符合人类需要B．通过基因工程能得到自然界不存在的蛋白质C．蛋白质工程通常是对蛋白质的结构进行直接改造D．蛋白质工程可以创造新的、自然界不存在的蛋白质[解析]蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活力的作用机制之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至于创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程在诞生之日起就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进