《高考生物一輪復(fù)習(xí) 現(xiàn)代生物科技專題 基礎(chǔ)課時(shí)案43 基因工程原理及技術(shù)課件 新人教版選修3.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考生物一輪復(fù)習(xí) 現(xiàn)代生物科技專題 基礎(chǔ)課時(shí)案43 基因工程原理及技術(shù)課件 新人教版選修3.ppt（42頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

基礎(chǔ)課時(shí)案43 基因工程原理及技術(shù),2016備考最新考綱 1．基因工程的誕生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技術(shù)(Ⅱ)。,一、基因工程的基本工具 1．限制性核酸內(nèi)切酶 (1)來(lái)源：主要從 生物中分離純化而來(lái)。 (2)作用：識(shí)別特定的 并切開(kāi)相應(yīng)兩個(gè)核苷酸之間的 。 (3)結(jié)果：產(chǎn)生 或平末端。,原核,核苷酸序列,磷酸二酯鍵,黏性末端,2．DNA連接酶 (1)作用：將限制酶切割下來(lái)的DNA片段 。 (2)類型,拼接成DNA分子,,,,大腸桿菌,黏性末端和平末端,磷酸二酯鍵,3.載體,雙鏈環(huán)狀DNA分子,限制酶切割,位點(diǎn),標(biāo)記基因,動(dòng)植物病毒,深度思考 如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，則圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序如何？,提示 限制性核酸內(nèi)切酶能將DNA分子切割為DNA片段，符合圖中①；DNA聚合酶在DNA復(fù)制過(guò)程中將脫氧核苷酸連接成DNA鏈，符合圖中④；DNA連接酶能連接不同的DNA片段，符合圖中②；解旋酶能打開(kāi)DNA雙鏈形成DNA單鏈，符合圖中③。故正確順序應(yīng)為①④②③。,二、基因工程的操作程序,基因文庫(kù),PCR,啟動(dòng)子,標(biāo)記基因,農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,花粉,管通道,顯微注射,DNA分子雜交,分子雜交,抗原—抗體雜交,個(gè)體生物學(xué)水平,深度思考 基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—；限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。 請(qǐng)據(jù)圖分析： 切割目的基因時(shí)宜選擇限制酶Ⅰ還是限制酶Ⅱ切割質(zhì)粒呢？請(qǐng)說(shuō)明理由。,提示 由題圖及題干信息知，目的基因兩側(cè)分別含 —GGATCC—序列和－GATC－序列，若使用酶Ⅰ切割，只能切斷一側(cè)，不能切斷另一側(cè)，若使用酶Ⅱ切割，則可同時(shí)切斷兩側(cè)，從而切出目的基因，同理，質(zhì)粒中也含兩種酶識(shí)別位點(diǎn)，且兩識(shí)別位點(diǎn)均位于標(biāo)記基因部位。若使用酶Ⅱ切割質(zhì)粒，則可同時(shí)破壞兩個(gè)標(biāo)記基因，使用酶Ⅰ切割則可保留Gene Ⅰ作標(biāo)記基因，故切割目的基因應(yīng)選擇酶Ⅱ，切割質(zhì)粒應(yīng)選擇酶Ⅰ。,考點(diǎn)一 基因工程的原理及工具 [典例引領(lǐng)] 【典例】 (2012課標(biāo)，40)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題。 (1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有________和________。 (2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下： AATT C……G G……CTTAA,為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoR Ⅰ切割外，還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是____________________。 (3)按其來(lái)源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是_____________。 若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外，________和________也可作為運(yùn)載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是______________。,解析 此題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)。(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使運(yùn)載體與目的基因相連，應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同，故用另一種限制酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoR Ⅰ切割產(chǎn)生的末端相同。(3)根據(jù)酶的來(lái)源不同，DNA連接酶分為Ecoli DNA連接酶和T4 DNA連接酶。(4)以RNA為模板，合成DNA的過(guò)程稱為逆轉(zhuǎn)錄，若要體外獲得大量DNA分子，可以使用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中，通常利用質(zhì)粒作為運(yùn)載體，另外噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。(6)大腸桿菌作為受體細(xì)胞時(shí)，常用Ca2＋處理，使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞。,答案 (1)平末端 黏性末端 (2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同 (3)T4 Ecoli (4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)) (5)動(dòng)植物病毒 噬菌體 (6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱,1．基因工程的基本原理和理論基礎(chǔ)概括(如下圖),2．限制酶選擇的注意事項(xiàng),(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點(diǎn)確定限制酶的種類 ①應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。 ②不能選擇切點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。 ③為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點(diǎn))。,(2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類 ①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致，以確保具有相同的黏性末端。 ②質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中限制酶Sma Ⅰ會(huì)破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切點(diǎn)不是一個(gè)，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。,易錯(cuò)警示！ 基因工程操作基本工具的8個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)限制酶是一類酶，而不是一種酶。 (2)限制酶的成分為蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件，高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。 (3)在切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。 (4)將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來(lái)，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。,(5)不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同，同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。 (6)限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便進(jìn)行檢測(cè)。 (7)基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同。基因工程中的載體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)。 (8)基因工程中有3種工具，但工具酶只有2種。,[跟進(jìn)題組] 1．下列有關(guān)限制性核酸內(nèi)切酶的敘述中正確的是( ) A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割一個(gè)DNA分子中部，獲得一個(gè)目的基因時(shí)，被水解的磷酸二酯鍵有2個(gè) B．限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的幾率就越大 C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端堿基數(shù)不同 D．只有用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的片段和質(zhì)粒，才能形成重組質(zhì)粒,解析 切割一個(gè)DNA分子中部，獲得一個(gè)目的基因時(shí)，被水解的磷酸二酯鍵有4個(gè)；—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端堿基數(shù)相同，都為4個(gè)堿基；只要切割出來(lái)的黏性末端的堿基序列相同，都可以被DNA連接酶連接。 答案 B,2.限制性核酸內(nèi)切酶Mun Ⅰ和限制性核酸內(nèi)切酶EcoR Ⅰ的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如圖表示四種質(zhì)粒和目的基因，其中箭頭所指部位為限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)，質(zhì)粒的陰影部分表示標(biāo)記基因。適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是 ( ),解析 由圖可知，質(zhì)粒B上無(wú)標(biāo)記基因，不適合作為載體；質(zhì)粒C和D的標(biāo)記基因上都有限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)。只有質(zhì)粒A上既有標(biāo)記基因，且Mun Ⅰ的切割點(diǎn)不在標(biāo)記基因上。 答案 A,考點(diǎn)二 基因工程的操作程序 [典例引領(lǐng)] 【典例】 (2014北京四中期中)科學(xué)家從某細(xì)菌中提取抗鹽基因，轉(zhuǎn)入煙草并培育成轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草。下圖是轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的培育過(guò)程，含目的基因的DNA和質(zhì)粒上的箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題。,(1)①過(guò)程獲得的抗鹽基因可用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，該技術(shù)必須用________酶，所需的原料是________。 (2)已知幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)如表：,用圖中的質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ酶切割，原因是__________。 圖中①②過(guò)程為防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化，應(yīng)選用________________酶對(duì)外源DNA、質(zhì)粒進(jìn)行切割。 (3)圖中⑤、⑥依次表示組織培養(yǎng)過(guò)程中抗鹽煙草細(xì)胞的________、________過(guò)程。 (4)為確定轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的________作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要在個(gè)體水平上鑒定，后者具體過(guò)程是__________________。,解析 理解轉(zhuǎn)基因技術(shù)的步驟、成果是解題的關(guān)鍵。(1)PCR技術(shù)所需的原料是合成DNA的四種脫氧核苷酸。根據(jù)PCR反應(yīng)原理，每次循環(huán)可分為在95 ℃時(shí)進(jìn)行變性，在55 ℃時(shí)進(jìn)行復(fù)性，在72 ℃時(shí)延伸，該過(guò)程需要耐熱的DNA聚合酶。 (2)從圖中信息可知，SmaⅠ酶的切割位點(diǎn)位于目的基因和M抗生素抗性基因上。分析抗鹽基因的DNA片段，可知該DNA含四種限制酶切點(diǎn)，其中SmaⅠ位于目的基因上，不宜采用。EcoRⅠ位于目的基因兩側(cè)，若用EoRⅠ切割則目的基因會(huì)自身環(huán)化。,BamHⅠ與HindⅢ位于目的基因兩端，且質(zhì)粒中也有相應(yīng)的合適的切割位點(diǎn)，因此用BamHⅠ和HindⅢ才能完整地切下該抗鹽基因，同時(shí)保證目的基因與質(zhì)粒連接方式的唯一性，防止自身環(huán)化。(3)轉(zhuǎn)基因后的植物細(xì)胞，經(jīng)脫分化產(chǎn)生愈傷組織，經(jīng)再分化形成根、芽等，進(jìn)而產(chǎn)生新的植株。 答案 (1)耐熱的DNA聚合 四種脫氧核苷酸 (2)SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因 BamHⅠ和HindⅢ (3)脫分化 再分化 (4)抗鹽基因(或目的基因) 將培育的煙草幼苗栽培于含有一定鹽的土壤中，觀察該煙草植株的生長(zhǎng)狀態(tài),基因工程操作的基本步驟 1．目的基因的獲取 目前有兩種途徑：一是直接提取目的基因，如從基因文庫(kù)中獲取。二是人工合成目的基因，常用的方法有化學(xué)合成法和反轉(zhuǎn)錄法。,2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建 (1)基因表達(dá)載體的組成 (2)構(gòu)建過(guò)程,3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,4.目的基因的檢測(cè)與鑒定,[跟進(jìn)題組] (2014山東文登三模，35)在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。如圖為獲得抗蟲(chóng)棉的技術(shù)流程。請(qǐng)據(jù)圖回答。,(1)基因工程的基本操作程序主要包括四個(gè)步驟：目的基因的獲取、________、 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、_________________。 (2)A過(guò)程需要的酶有________和________。 (3)要把重組質(zhì)粒導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌，首先必須用________處理土壤農(nóng)桿菌，使土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)_______態(tài)；然后將________在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉(zhuǎn)化過(guò)程。,(4)含有重組質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌侵染離體棉花葉片組織后，將離體棉花葉片組織培養(yǎng)成再生植株要經(jīng)過(guò)[C]________和[E]________。如要確保再生植株中含有抗蟲(chóng)基因，可在C過(guò)程的培養(yǎng)基中加入________。 (5)目的基因能否在棉花植株體內(nèi)維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是______________。 這需要通過(guò)檢測(cè)才能知道，檢測(cè)采用的方法是________。,解析 (1)基因工程的基本操作程序主要包括四個(gè)步驟：目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定。(2)基因表達(dá)載體構(gòu)建過(guò)程中，需要用同種限制酶切割目的基因和載體，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端，再用DNA連接酶把這兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)。 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入目的基因時(shí)，首先必須用Ca2＋處理土壤農(nóng)桿菌，使土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài)；然后將重組質(zhì)粒和感受態(tài)細(xì)胞在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉(zhuǎn)化過(guò)程。,(4)植物組織培養(yǎng)過(guò)程的關(guān)鍵步驟是脫分化和再分化。因?yàn)橹挥泻敲顾乜剐曰虻募?xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，故若要確保再生植株中含有抗蟲(chóng)基因，可在C過(guò)程的培養(yǎng)基中加入卡那霉素。(5)目的基因能否在棉花植株體內(nèi)維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是目的基因是否插入受體細(xì)胞的DNA分子上，檢測(cè)采用的方法是DNA分子雜交技術(shù)。,答案 (1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建 目的基因的檢測(cè)與鑒定 (2)限制酶 DNA連接酶 (3)Ca2＋ 感受 重組質(zhì)粒和感受態(tài)細(xì)胞 (4)脫分化 再分化 卡那霉素 (5)目的基因是否插入受體細(xì)胞的DNA分子上 DNA分子雜交技術(shù),