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1、专题1 基因工程考查内容 基因工程中三种工具。基因工程操作步步骤。,2016-2017学年度第二学期高三复习课,什么叫基因工程？,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，武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和生物产品。,（一）基因工程的概念,1基因工程的概念理解 操作环境：体外关键步骤“基因表达载体的构建”的环境。优点 与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。与诱变育种相比：定向改造生物遗传性状。操作水平：分子水平。原理：基因重组。本质：甲(供体：提供目的基因)乙(受体：表达目的基因)，即基
2、因未变，合成蛋白质未变，只是合成场所的转移。,(二)操作工具 限制性核酸内切酶（限制酶）“分子手术刀”来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。化学本质：蛋白质。催化作用：所以可重复利用 可用于目的基因的切割和运载体的切割 作用特点：特异性，即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列，并切割特定位点。结果：错位切：产生两个相同的粘性末端 平切：形成平末端,作用,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？,“分子手术刀”限制性核酸内切酶,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，
3、这样的切口叫黏性末端。,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。,(2)DNA连接酶“分子缝合针”,“分子缝合针”DNA连接酶,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。,DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,(3)基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,功能：将目的基因导入受体细胞。应具备条件 a能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；b.有一个至多个限制酶的切割位点，以便于与外源基因连接；c.有特殊的遗传标记基因，供重组DNA的检测和鉴定。,最常用载体：质粒（
4、其本质是小型DNA分子，不是细胞器）其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒等,类型,提醒一般来说，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。常见的标记基因有抗生素抗性基因、产生特定颜色的表达产物基因、发光基因等。作为载体必须具有一个至多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片段，又不会丢失自己的片段。注意与细胞膜上载体的区
5、别，两者的化学本质和作用都不相同。质粒能自我复制，既可在自身细胞、受体细胞内，也可在体外。,（三）基因工程的操作程序分析 目的基因的获取途径 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。（从基因文库中获取）,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。,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：蛋白质氨基酸序列 RNA碱基序列 DNA碱基序列用4种脱氧核苷酸人工合成目的基因,分析,推测,推测,PCR技术扩增：PCR扩增技术与DNA复制的比较,反转录法：分离出供体细胞mRNA单链DNA合
6、成目的基因,逆转录酶,DNA合成酶,基因表达载体的构建最核心步骤 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。,提醒a启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。,基因表达载体的构建方法,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。,将目的基因导入受体细胞,提醒唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。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。植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。,目的基因的检测和鉴定,DNA,1如图为获得抗虫棉的技术流程。在培育转基因植物的
7、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。,对位训练,请据图回答：A过程所用的载体是，需要的工具酶有和。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。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。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。如果从个体生物水平来鉴定，D过程可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),
8、（2016年）31.选修3现代生物科技专题（15分）基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：（1）在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即_和从_中分离。（2）利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是_。（3）在基因表达载体中，启动子是_聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是_。（4）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有_和_颗粒。,人工合成,生物材料,cDNA文库中只含有叶细胞已转录（或已表达）的基因，而基因组文库中
9、含有该植物的全部基因,RNA,大肠杆菌或细菌,金粉,钨粉,（2014年）31生物选修3：现代生物科技专题（15分）下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。请据图回答：获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在 酶的催下，合成互补的单链DNA，然后在 作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的 序列，推测出响应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的 序列，再通过化学方法合成所需基因。利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有、4种脱氧核苷酸三磷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。由A和载体B拼
10、接形成的C通常称为。在基因工程中，常用Ca2处理D，其目的是。,逆转录,DNA聚合酶,氨基酸,脱氧核苷酸,引物,模板DNA,重组DNA,提高转化的效率,(2012)31.【生物选修3：现代生物科技专题】（15分）。已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此，可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。回答下列问题：（1）为了获得丙中蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出丙中蛋白质的 序列，据此可利用 方法合成目的基因。获得丙中蛋白质的基因还可用、方法。（2）在利用上述丙中蛋白质基因和质粒载体构
11、建重组质粒的过程中，常需使用 酶和_酶。（3）将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗 _的危害。（4）若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，则该植株的种子 _（填“含有”或“不含”）丙种蛋白质基因。,基因,化学,基因文库,PCR,限制,DNA连接,乙种昆虫,不含,1胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：,对位训练,构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是。通过DNA合成形成的新基因应与结合后转移到中才能得到准确表达。若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有、和发酵工程。图中从胰岛素模型到新的胰岛素基因合成的基本思路是什么？。,根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪合成出新的胰岛素基因,蛋白质的预期功能,载体,大肠杆菌等受体细胞,蛋白质工程 基因工程,
