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,,第1講 基因工程,,,,考點(diǎn)突破題型透析,第十單元 現(xiàn)代生物科技專題,,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì) 工程,考綱原生態(tài),,備選素材,,,考 綱 原 生 態(tài),,1.基因工程的誕生(Ⅰ) 2.基因工程的原理及技術(shù)(Ⅱ) 3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ) 4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ),考點(diǎn)一 基因工程的概念與操作工具,知識(shí)梳理 考能診斷,1．基因工程的概念理解 (1)供體：提供_________。(2)操作環(huán)境：_____。(3)操作水平：_________。(4)原理：__________。 (5)受體：表達(dá)目的基因。 (6)本質(zhì)：目的基因在_____體內(nèi)表達(dá)。 (7)優(yōu)點(diǎn) ①與雜交育種相比：克服了_______________的障礙。 ②與誘變育種相比：_____改造生物遺傳性狀。 2．DNA重組技術(shù)的基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱：_______) ①來(lái)源：主要是從_____生物中分離純化出來(lái)的。,目的基因,體外,分子水平,基因重組,受體,遠(yuǎn)緣雜交不親和,定向,限制酶,原核,②作用：識(shí)別特定的___________并切開相應(yīng)兩個(gè)核苷酸之間的___________。 ③結(jié)果：產(chǎn)生_________或平末端。 (2)DNA連接酶 ①種類：按來(lái)源可分為E·coli DNA連接酶和T4DNA連接酶。 ②作用：在兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵以連接_____________。 (3)載體 ①種類： _____、λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。,考點(diǎn)一 基因工程的概念與操作工具,知識(shí)梳理 考能診斷,核苷酸序列,磷酸二酯鍵,黏性末端,兩段DNA片段,質(zhì)粒,限制酶切割位點(diǎn),標(biāo)記基因,限制酶的使用及作用特點(diǎn)的三點(diǎn)提醒 (1)獲取目的基因和切割載體時(shí)不能選用識(shí)別兩種序列的限制酶，否則產(chǎn)生的堿基末端不相同。 (2)當(dāng)限制酶剪切目的基因一次時(shí)，獲得的黏性末端或平末端有2個(gè)，而不是1個(gè)，若剪切目的基因兩次，共產(chǎn)生4個(gè)黏性末端或平末端。 (3)限制酶切割載體的切割位點(diǎn)并不是任意的，必須保證至少有1個(gè)標(biāo)記基因的完整性，以便于檢測(cè)。,考點(diǎn)一 基因工程的概念與操作工具,知識(shí)梳理 考能診斷,(1)切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列。 (2014·高考江蘇卷)( ) (2)載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標(biāo)記基因。 (2014·高考江蘇卷)( ) (3)限制酶只能用于切割目的基因。 ( ) (4)DNA連接酶能將兩堿基間通過(guò)形成氫鍵連接起來(lái)。 ( ) (5)E·coli DNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端。 ( ) (6)質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子，是基因工程常用的載體。 ( ),知識(shí)梳理 考能診斷,×,√,×,×,×,×,考點(diǎn)一 基因工程的概念與操作工具,1．下列關(guān)于基因工程中有關(guān)酶的敘述不正確的是 ( ) A．限制酶水解相鄰核苷酸間的化學(xué) 鍵切斷DNA B．DNA連接酶可將末端堿基互補(bǔ) 的兩個(gè)DNA片段連接起來(lái) C．DNA聚合酶能夠從引物末端延 伸DNA或RNA D．逆轉(zhuǎn)錄酶以一條RNA為模板合 成互補(bǔ)的DNA,DNA聚合酶只能從引物末端延伸DNA而不能延伸RNA；限制酶可水解相鄰核苷酸間的化學(xué)鍵，切斷DNA；DNA連接酶可將末端堿基互補(bǔ)的兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)；逆轉(zhuǎn)錄酶以一條RNA為模板合成互補(bǔ)的DNA。,題組設(shè)計(jì) 解題技法,解析,答案,題組 基因工程操作工具的分析,C,2．下列圖中關(guān)于P、Q、R、S、G的描述，正確的是 ( ) A．P代表的是質(zhì)粒RNA，S代表的 是外源DNA B．Q表示限制酶的作用，R表示 RNA聚合酶的作用 C．G是RNA與DNA形成的重組質(zhì) 粒 D．G是轉(zhuǎn)基因形成的重組DNA,P中含有堿基T，只能是DNA；S代表的是外源DNA；Q表示限制酶的作用；R表示DNA連接酶的作用；G是重組DNA。,解析,答案,圖顯/隱,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組 基因工程操作工具的分析,D,1．限制酶與DNA連接酶的關(guān)系 2．載體具備的條件,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組 基因工程操作工具的分析,3.幾種酶的比較,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組 基因工程操作工具的分析,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì)工程,知識(shí)梳理 考能診斷,1．基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的獲?。?②人工化學(xué)合成：適用于分子較小的基因。 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建：,基因文庫(kù),PCR,標(biāo)記,②基因表達(dá)載體的構(gòu)建步驟：,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì)工程,知識(shí)梳理 考能診斷,(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 ①轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持___________的過(guò)程。 ②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì)工程,知識(shí)梳理 考能診斷,穩(wěn)定和表達(dá),顯微注射技術(shù),體細(xì)胞,受精卵,原核細(xì)胞,,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì)工程,知識(shí)梳理 考能診斷,(4)目的基因的檢測(cè)與鑒定：,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì)工程,知識(shí)梳理 考能診斷,目的基因是否轉(zhuǎn)錄,抗原—抗體雜交技術(shù),目的基因是否表達(dá),分子,2. 基因工程的應(yīng)用 (1)植物基因工程：主要用于提高農(nóng)作物的_________，以及改良____________和利用植物_________等方面。 (2)動(dòng)物基因工程：主要應(yīng)用于動(dòng)物品種改良、建立___________、 _________等方面。 (3)基因工程藥物：來(lái)源于轉(zhuǎn)基因的_______。 (4)基因治療：把_________導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的_________發(fā)揮功能。,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì)工程,知識(shí)梳理 考能診斷,抗逆能力,農(nóng)作物的品質(zhì),生產(chǎn)藥物,生物反應(yīng)器,器官移植,工程菌,正?；?表達(dá)產(chǎn)物,3．蛋白質(zhì)工程 (1)概念理解 ①基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系。 ②操作：_________或基因合成。 ③結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出___________。 ④目的：滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。 (2)操作過(guò)程 從預(yù)期的___________出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的___________→推測(cè)應(yīng)有的___________→找到相對(duì)應(yīng)的_______________(基因)→基因表達(dá)→產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì)工程,知識(shí)梳理 考能診斷,基因修飾,新的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)功能,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),氨基酸序列,脫氧核苷酸序列,1．目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的 基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位。 2．基因工程操作過(guò)程中只有第三步?jīng)]有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象 第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得DNA，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步存在檢測(cè)時(shí)的分子水平雜交。 3．并非所有個(gè)體都可作為乳腺生物反應(yīng)器 操作成功的應(yīng)該是哺乳動(dòng)物雌性個(gè)體，個(gè)體本身的繁殖速度較高，泌乳量、蛋白質(zhì)含量等都是應(yīng)該考慮的因素。,知識(shí)梳理 考能診斷,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì)工程,(1)抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá)。 (2014·高考江蘇卷)( ) (2)載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，使之穩(wěn)定存在并表達(dá)。 ( ) (3)利用PCR技術(shù)能擴(kuò)增目的基因。 ( ) (4)目的基因?qū)腚p子葉植物一般采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。 ( ) (5)檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞可用抗原—抗體雜交技術(shù)。 ( ) (6)蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)。 ( ) (7)蛋白質(zhì)工程的操作對(duì)象是蛋白質(zhì)分子。 ( ),知識(shí)梳理 考能診斷,√,×,×,√,√,√,√,考點(diǎn)二 基因工程的操作過(guò)程與蛋白質(zhì)工程,1．(2014·高考廣東卷)(雙選)利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)羧酸酯酶(CarE)制劑的流程如下圖所示，下列敘述正確的是 ( ) A．過(guò)程①需使用逆轉(zhuǎn)錄酶 B．過(guò)程②需使用解旋酶和PCR獲取 目的基因 C．過(guò)程③使用的感受態(tài)細(xì)胞可用 NaCl溶液制備 D．過(guò)程④可利用DNA分子雜交鑒 定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞,本題考查基因工程。由mRNA獲得DNA的過(guò)程是逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶，A項(xiàng)正確。過(guò)程②表示用PCR擴(kuò)增目的基因，此過(guò)程不需要解旋酶，通過(guò)控制溫度達(dá)到解旋的目的，B項(xiàng)錯(cuò)誤。過(guò)程③感受態(tài)的大腸桿菌是使用CaCl2處理的，C項(xiàng)錯(cuò)誤。鑒定目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，可以采用DNA分子雜交技術(shù)，D項(xiàng)正確。,題組設(shè)計(jì) 解題技法,解析,答案,題組一 基因工程的操作過(guò)程及應(yīng)用,AD,圖顯/隱,2．(2014·高考重慶卷)下圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述，正確的是 ( ) A．②的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶 和DNA聚合酶參與 B．③侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒 整合到④的染色體上 C．④的染色體上若含抗蟲基因，則 ⑤就表現(xiàn)出抗蟲性狀 D．⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植 株發(fā)生了可遺傳變異,本題考查基因工程的原理和操作。構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶參與，A項(xiàng)錯(cuò)誤；攜帶外源DNA片段的T-DNA進(jìn)入受體細(xì)胞后，整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制，B項(xiàng)錯(cuò)誤；抗蟲基因在轉(zhuǎn)基因植株中正常表達(dá)才能使其表現(xiàn)出抗蟲性狀，C項(xiàng)錯(cuò)誤；植株抗蟲性狀的出現(xiàn)是由于獲得了外源基因，屬于基因重組導(dǎo)致的可遺傳變異，D項(xiàng)正確。,解析,答案,題組設(shè)計(jì) 解題技法,D,題組一 基因工程的操作過(guò)程及應(yīng)用,圖顯/隱,3．(2014·高考天津卷)為達(dá)到相應(yīng)目的，必須通過(guò)分子檢測(cè)的是 ( ) A．?dāng)y帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩 選 B．產(chǎn)生抗人白細(xì)胞介素－8抗體的 雜交瘤細(xì)胞的篩選 C．轉(zhuǎn)基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒 定 D．21三體綜合征的診斷,解答此題可結(jié)合基因工程的第四步：目的基因的檢測(cè)和鑒定。鑒定水平分為分子水平、細(xì)胞水平以及個(gè)體水平。受體菌的篩選屬于個(gè)體水平，不需要分子檢測(cè)，故A錯(cuò)誤。雜交瘤細(xì)胞的篩選需用抗原—抗體雜交的方法，屬于分子水平，故B正確。對(duì)抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定屬于個(gè)體水平，故C錯(cuò)誤。21三體綜合征檢測(cè)需進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，并分析其染色體組成，屬于細(xì)胞水平，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。,解析,答案,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組一 基因工程的操作過(guò)程及應(yīng)用,B,基因工程的操作步驟是目前考試的熱點(diǎn)，解題的關(guān)鍵點(diǎn)在于要對(duì) 課本上的基礎(chǔ)知識(shí)理解到位；對(duì)于復(fù)雜的圖要能夠快速找出主要 信息，讀懂流程圖。,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組一 基因工程的操作過(guò)程及應(yīng)用,4．(2013·高考廣東卷)從某海洋動(dòng)物中獲得一基因，其表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是 ( ) A．合成編碼目的肽的DNA片段 B．構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達(dá) 載體 C．依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計(jì)多條模 擬肽 D．篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作 為目的肽,由題中信息“在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物”可推知本題考查蛋白質(zhì)工程的相關(guān)知識(shí)。根據(jù)蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)，可推知答案為C。,解析,答案,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組二 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較,C,5．(2015·湖南師大附中月考)干擾素是動(dòng)物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當(dāng)困難，如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，就可在－70℃條件下保存半年，請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題： (1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，讓動(dòng)物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”。寫出下列方框中相應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟。,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組二 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較,①____________________，②____________________， ③____________________，④____________________。 (2)基因工程與蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)__________的蛋白質(zhì)，不一定符合__________需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)__________或________，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行__________，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。 (3)蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的__________結(jié)構(gòu)。,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組二 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較,蛋白質(zhì)工程的操作流程是：預(yù)期蛋白質(zhì)的功能→預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)氨基酸序列→確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列?；蚬こ讨荒苌a(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程卻可以生產(chǎn)自然界不存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程直接操作的對(duì)象是基因。,解析,答案,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組二 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較,(1)預(yù)期蛋白質(zhì)的功能 預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 應(yīng)有的氨基酸序列 相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因) (2)自然界已存在 人類生產(chǎn)和生活 基因修飾 基因合成 改造 (3)空間(或高級(jí)),蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系,題組設(shè)計(jì) 解題技法,區(qū)別 與聯(lián)系,題組二 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較,,題組設(shè)計(jì) 解題技法,題組二 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較,