高三生物第一輪復習 專題1 基因工程課件 新人教版選修3.ppt
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選修3 專題1 基 因 工 程,【知識梳理】 一、基因工程的概念及優(yōu)點 1.概念:按照人們的愿望,進行嚴格的設(shè)計,并通過體外________ 和_______等技術(shù),賦予生物以新的遺傳特性,從而創(chuàng)造出更符合人 們需要的新的___________________。 2.優(yōu)點: (1)與雜交育種相比:克服了_______________的障礙。 (2)與誘變育種相比:_____改造生物的遺傳性狀。,DNA重組,轉(zhuǎn)基因,生物類型和生物產(chǎn)品,遠緣雜交不親和,定向,二、基因工程的工具 1.限制性核酸內(nèi)切酶: (1)簡稱:_______。 (2)來源:主要從_____生物中分離純化出來。 (3)特點:_____雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并且使每一 條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的___________斷開。 (4)結(jié)果:產(chǎn)生_________或平末端。,限制酶,原核,識別,磷酸二酯鍵,黏性末端,2.DNA連接酶: (1)類型:根據(jù)酶的來源不同,可分為EcoliDNA連接酶和 ___________。 (2)作用:連接雙鏈DNA片段,恢復被限制酶切開的兩個核苷 酸之間的___________。,T4DNA連接酶,磷酸二酯鍵,3.載體: (1)種類:質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、___________等。 (2)質(zhì)粒。 ①化學本質(zhì):小型雙鏈環(huán)狀____分子。 ②特點,能_________ 有___________限制酶切割位點 有特殊的_________,,動植物病毒,DNA,自我復制,一個至多個,標記基因,三、基因工程的基本操作程序 1.目的基因的獲取: (1)目的基因:主要是指編碼蛋白質(zhì)的_____。 (2)三種獲取方法:,從_________中獲取目的基因 利用________擴增目的基因 通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成,,基因,基因文庫,PCR技術(shù),2.基因表達載體的構(gòu)建——基因工程的核心: (1)目的。 ①使目的基因在_________中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代。 ②使目的基因能夠_____和發(fā)揮作用。 (2)組成:_______+目的基因+_______+標記基因(如抗生素抗性基因),受體細胞,表達,啟動子,終止子,3.將目的基因?qū)胧荏w細胞(連線):,,,,,,4.目的基因的檢測與鑒定:,目的基因,mRNA,蛋白質(zhì),四、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.動物基因工程:主要應(yīng)用于動物品種改良、建立___________、 _________等方面。 3.基因工程藥物:來源于轉(zhuǎn)基因的_______。 4.基因治療:把_________導入病人體內(nèi),使該基因的_________發(fā)揮功能。,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?;?表達產(chǎn)物,五、蛋白質(zhì)工程 1.流程圖: 寫出流程圖中字母代表的含義: A._____,B._____,C._________,D._______,E._________。 2.結(jié)果:改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出___________。 3.應(yīng)用:主要集中應(yīng)用于對___________進行改造,改良生物性狀。,轉(zhuǎn)錄,翻譯,分子設(shè)計,多肽鏈,預(yù)期功能,新的蛋白質(zhì),現(xiàn)有蛋白質(zhì),【速記卡片】 1.基因工程的基本工具: (1)兩種工具酶:限制酶、DNA連接酶。 (2)一種運輸工具:載體。 2.載體的種類和條件: (1)常見三種類型:質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。 (2)四條件:能夠自我復制、有多個限制酶切割位點、具有標記基因、對受體細胞無傷害。,3.基因工程的基本操作程序的四個主要步驟: 目的基因的獲取→基因表達載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的檢測與鑒定。 4.目的基因的獲取與檢測: (1)三種獲取方法:基因文庫直接獲得、PCR擴增、人工合成。 (2)四種檢測方法:DNA分子雜交、DNA-mRNA分子雜交、抗原-抗體雜交、個體生物學水平的抗性檢測。,考點一 基因工程的工具 1.與DNA有關(guān)的四種酶:,2.限制酶: (1)識別序列的特點:呈現(xiàn)堿基互補對稱,無論是奇數(shù)個堿基還是 偶數(shù)個堿基,都可以找到一條中心軸線,如 ,以中心線為 軸,兩側(cè)堿基互補對稱; 以 為軸,兩側(cè)堿基互補對稱。,(2)切割后末端的種類:,3.限制酶和DNA連接酶的關(guān)系: (1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。 (2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。 (3)DNA連接酶起作用時,不需要模板。,4.載體: (1)條件與目的:,(2)作用。 ①作為運載工具,將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細胞內(nèi)。 ②利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制。,【提分技法】限制酶的選擇技巧,(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類。 ①應(yīng)選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇PstⅠ。 ②不能選擇切割位點位于目的基因內(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PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點)。,(2)根據(jù)質(zhì)粒的特點確定限制酶的種類。 ①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致,以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。 ②質(zhì)粒作為載體必須具備標記基因等,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SmaⅠ會破壞標記基因;如果所選酶的切割位點不是一個,則切割重組后可能丟失某些片段,若丟失的片段含復制起點區(qū),則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制。,【考題回訪】 1.(2015濟南模擬)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題: (1)限制性內(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)粒載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下: AATTC……G G……CTTAA 為使載體與目的基因相連,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割,該酶必須具有的特點是 。 (3)按其來源不同,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。,【解析】(1)當限制酶在它識別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時,產(chǎn)生的是黏性末端,而當限制酶在它識別序列的中心軸線處切開時,產(chǎn)生的則是平末端。(2)為使載體與目的基因相連,不同的限制酶應(yīng)切割出相同的黏性末端,它們必須要能識別相同的核苷酸序列,并且使每條鏈中相同的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 (3)根據(jù)酶的來源不同,DNA連接酶分為兩類:一類是從大腸桿菌中分離得到的,稱為EcoliDNA連接酶;另一類是從T4噬菌體中分離出來的,稱為T4DNA連接酶。,答案:(1)黏性末端 平末端 (2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的黏性末端相同 (3)大腸桿菌(Ecoli) T4,【知識總結(jié)】對限制酶切割位點的兩點要求 (1)位置要求:限制酶切割位點所處的位置必須在標記基因外,從而保證標記基因的完整性。 (2)數(shù)量要求:選擇限制酶切割目的基因時,被選擇的限制酶在目的基因的兩側(cè)都要有識別序列,這樣切割出來的目的基因才能與質(zhì)粒結(jié)合。,2.(2015銅仁模擬)chlL基因是藍藻DNA上控制葉綠素合成的基因,為研究該基因?qū)θ~綠素合成的控制,需要構(gòu)建該種生物缺失chlL基因的變異株細胞。技術(shù)路線如圖甲所示,請據(jù)圖分析回答:,(1)與真菌相比較,藍藻在結(jié)構(gòu)上最主要的特點是 ,在功能上最主要的特點是 。 (2)①②過程中均使用的工具酶有 。 (3)構(gòu)建重組質(zhì)粒B在整個操作過程中的目的是_________________ 和 。,(4)若含有chlL基因的DNA片段和選用的質(zhì)粒上的限制酶切割位點如圖乙所示。請回答:,①構(gòu)建含chlL基因的重組質(zhì)粒A時,應(yīng)選用的限制酶是 ,對 進行切割。 ②同時用酶1和酶4切割圖乙中的質(zhì)粒,則產(chǎn)生含有1 800對堿基和 8 200對堿基的兩種片段;用圖中四種酶同時切割此質(zhì)粒,則產(chǎn)生含有600對堿基和8 200對堿基的兩種片段;若換用酶1和酶3同時切割此質(zhì)粒,則產(chǎn)生的片段是 。,【解析】(1)藍藻為原核生物,沒有以核膜為界限的細胞核,其體內(nèi)含有光合色素,能進行光合作用。 (2)表達載體構(gòu)建時需限制酶和DNA連接酶等工具酶。 (3)由題干信息“構(gòu)建該種生物缺失chlL基因的變異株細胞”可知,構(gòu)建重組質(zhì)粒B的目的在于破壞chlL基因并篩選出變異株細胞。,(4)①由圖乙知,獲得chlL基因需酶1和酶3對此基因所在的DNA進行切割,同時對質(zhì)粒也要用同種酶切割處理,以便構(gòu)建重組質(zhì)粒A。 ②由題意知四種酶同時切割時含600對堿基的片段共有3個。若用酶1和酶3同時切割時,產(chǎn)生的片段有8 200+600=8 800對堿基;另一片段為6002=1 200對堿基。,答案:(1)沒有以核膜為界限的細胞核 能夠進行光合作用 (2)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 (3)破壞chlL基因 操作成功后篩選出該變異株細胞 (4)①酶1和酶3 質(zhì)粒和含chlL基因的DNA ②含有1 200對堿基和8 800對堿基的兩種片段,【加固訓練】 1.土壤農(nóng)桿菌是一種能引起雙子葉植物產(chǎn)生冠癭瘤的土壤細菌,它帶有Ti質(zhì)粒。Ti質(zhì)粒是攜帶細菌DNA向宿主植物基因組轉(zhuǎn)化所需信息的重要片段,其上只有T-DNA片段才能轉(zhuǎn)入植物細胞的基因組。Ti質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)化過程如圖所示,請分析并回答:,(1)為了使某種植物具有抗旱性狀而又不引起植物產(chǎn)生冠癭瘤,需對Ti質(zhì)粒進行修飾,即去除冠癭瘤基因,將抗旱基因轉(zhuǎn)移至 片段,然后在一定條件下將外植體在含土壤農(nóng)桿菌的稀釋培養(yǎng)基上培養(yǎng),此時修飾的T-DNA轉(zhuǎn)入植物細胞并整合到植物基因組中。 (2)將上述外植體置于一個含有 的選擇培養(yǎng)基中進行篩選,發(fā)生轉(zhuǎn)化的外植體開始增殖,形成 后,通過產(chǎn)生不定芽再長出整個植物。 (3)基因轉(zhuǎn)化是否成功應(yīng)對轉(zhuǎn)基因植物進行鑒定,可以直接在個體水平對上述轉(zhuǎn)基因植物與非轉(zhuǎn)基因植物的 性能進行比較。,【解析】(1)目的基因要插入T-DNA上,外植體與含目的基因的土壤農(nóng)桿菌混合培養(yǎng),修飾的T-DNA轉(zhuǎn)入植物細胞并整合到植物基因組中。 (2)Ti質(zhì)粒含有抗四環(huán)素基因,將外植體置于含有四環(huán)素的選擇培養(yǎng)基中培養(yǎng)篩選,發(fā)生轉(zhuǎn)化的外植體能增殖,形成愈傷組織后,通過產(chǎn)生不定芽再長出整個植物。 (3)對轉(zhuǎn)基因植物與非轉(zhuǎn)基因植物的抗旱性能進行比較,是在個體水平。 答案:(1)T-DNA (2)四環(huán)素 愈傷組織 (3)抗旱,【易錯提醒】 (1)基因工程所用的工具與常用的工具酶不同:工具包含工具酶和載體,工具酶包括限制酶和DNA連接酶。 (2)由于外源基因插入的位置未知,因此目的基因不一定表達,因此需要檢測。,2.如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖,據(jù)圖回答下列問題:,(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學本質(zhì)都是 ,二者還具 有其他共同點,如① ,②____________________ (寫出兩條即可)。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為 ,則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為 ;可使用 把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為 , 其作用是 。,(4)下列常在基因工程中用作載體的是( ) A.蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B.土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C.大腸桿菌的質(zhì)粒 D.動物細胞的染色體 【解題指南】解答本題需注意兩點: (1)質(zhì)粒的化學本質(zhì)是小型環(huán)狀DNA分子。 (2)質(zhì)粒作為載體的條件以及載體的種類。,【解析】(1)a代表的物質(zhì)是大型環(huán)狀DNA分子,質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA分子,兩者都能自我復制,并蘊含遺傳信息。 (2)與質(zhì)粒DNA分子的切割末端能夠連接的目的基因切割末端之間能夠發(fā)生堿基互補配對,可使用DNA連接酶將它們連接在一起。 (3)質(zhì)粒DNA分子上的氨芐青霉素抗性基因可以作為標記基因,便于對重組DNA進行鑒定和篩選。,(4)作為載體必須具備的條件:①在宿主細胞中能保存下來并能大量復制;②有多個限制性核酸內(nèi)切酶切割位點;③有一定的標記基因,便于篩選。常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因一般作為目的基因;土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子不容易在宿主細胞內(nèi)保存;動物細胞染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì),不能被限制性核酸內(nèi)切酶切割,因此不能用作載體。,答案:(1)DNA 能夠自我復制 具有遺傳特性 (2) DNA連接酶 (3)標記基因 供重組DNA的鑒定和選擇 (4)C,考點二 基因工程的基本操作程序 1.目的基因的獲?。?(1)直接分離法:從自然界已有的物種中分離,如從基因組文庫或cDNA文庫中獲取。 (2)人工合成目的基因。 ①如果基因比較小,核苷酸序列又已知,可以通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成。 ②以RNA為模板,在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下人工合成。,2.基因表達載體的構(gòu)建: (1)基因表達載體的組成及作用:,(2)基因表達載體的構(gòu)建過程:,3.將目的基因?qū)胧荏w細胞:,4.目的基因的檢測與鑒定:,【高考警示】因工程操作程序易錯點剖析 (1)基因表達載體≠載體:基因表達載體與載體相比增加了目的基因。 (2)目的基因的插入位點不是隨意的:基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控,所以目的基因應(yīng)插入啟動子與終止子之間的部位,若目的基因插入啟動子內(nèi)部,啟動子將失去原功能。,(3)啟動子≠起始密碼子,終止子≠終止密碼子:啟動子和終止子位于DNA片段上,分別控制轉(zhuǎn)錄過程的啟動和終止;起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上,分別控制翻譯的啟動和終止。 (4)切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶。如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時,在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。,【考題回訪】 1.(2015石家莊模擬)據(jù)圖表回答問題:,幾種限制酶識別序列切割位點表,(1)假設(shè)所用的限制酶均能將所識別的位點完全切開,采用EcoRⅠ和 PstⅠ酶切含有目的基因的DNA,能得到 種DNA片段。如果將 質(zhì)粒載體和含目的基因的DNA片段只用EcoRⅠ酶切,酶切產(chǎn)物再加入 DNA連接酶,其中由兩個DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有 、 、 。 (2)為了防止目的基因和質(zhì)粒表達載體酶切后的末端任意連接,酶切時應(yīng)該選用的酶是 、 。,【解題指南】解答本題需明確: (1)限制酶切割后形成的黏性末端類型。 (2)防止酶切后形成的末端任意連接的方法是用不同的限制酶切割,進行單一位點的連接。,【解析】(1)含目的基因的DNA分子上含有2個EcoRⅠ和1個PstⅠ的酶切位點,3個切點全部切開,則形成4種DNA片段。質(zhì)粒與含目的基因的DNA片段都用EcoRⅠ切割,目的基因兩端和質(zhì)粒的切口處的黏性末端相同,只考慮兩個DNA片段相連,則會形成3種連接產(chǎn)物,即質(zhì)粒與質(zhì)粒相連、質(zhì)粒與目的基因相連、目的基因與目的基因相連。 (2)為了防止任意連接,可選用EcoRⅠ和SmaⅠ兩種酶同時切割。 答案:(1)4 質(zhì)粒載體—質(zhì)粒載體連接物 目的基因—目的基因連接物 質(zhì)粒載體—目的基因連接物 (2)EcoRⅠ SmaⅠ,【延伸探究】若啟動子位于圖中質(zhì)粒SmaⅠ和EcoRⅠ酶切位點之間(左側(cè)),能否用EcoRⅠ和SmaⅠ進行切割,進而連接?為什么? 提示:不能。否則會將質(zhì)粒中存在的啟動子丟失,形成的基因表達載體無法進行轉(zhuǎn)錄。,2.(2015威海模擬)科學家將人的生長激素基因與某種細菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子進行重組,并成功地在該細菌中得以表達(如下圖)。請據(jù)圖分析回答:,(1)過程①所示獲取目的基因的方法是 。 (2)細菌是理想的受體細胞,這是因為它 。 (3)質(zhì)粒A與目的基因結(jié)合時,首先需要用 酶將質(zhì)粒切開“缺口”,然后用 酶將質(zhì)粒與目的基因“縫合”起來。,(4)若將細菌B先接種在含有 的培養(yǎng)基上能生長,說明該細菌中已經(jīng)導入外源質(zhì)粒,但不能說明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因;若將細菌B再重新接種在含有 的培養(yǎng)基上不能生長,則說明細菌B中已經(jīng)導入了插入目的基因的重組質(zhì)粒。 (5)檢測工程菌中的生長激素基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA和是否翻譯出生長激素,可采用的技術(shù)分別是 、 。,【解析】(1)圖中過程①是以RNA為模板,通過逆轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因。(2)細菌具有繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點,因此是基因工程中的理想的受體細胞。(3)構(gòu)建基因表達載體時,需先用限制酶分別切割目的基因和載體,再用DNA連接酶將兩者連接起來。(4)質(zhì)粒A和重組質(zhì)粒中都有完整的抗氨芐青霉素基因,因此細菌有氨芐青霉素抗性說明該細菌中已經(jīng)導入外源質(zhì)粒,但不能說明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因;重組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因內(nèi)插入了目的基因,不能表達,因此細菌對四環(huán)素無抗性則說明細菌B中已經(jīng)導入了插入目的基因的重組質(zhì)粒。(5)檢測mRNA和生長激素(蛋白質(zhì))的技術(shù)分別是分子雜交和抗原-抗體雜交。,答案:(1)逆轉(zhuǎn)錄法(反轉(zhuǎn)錄法) (2)繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少 (3)限制性核酸內(nèi)切 DNA連接 (4)氨芐青霉素 四環(huán)素 (5)分子雜交 抗原—抗體雜交,【易錯提醒】(1)在基因工程的四個操作步驟中,只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細胞不需要堿基互補配對,其余三個步驟都涉及堿基互補配對。 (2)原核生物繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少,有利于目的基因的復制與表達,因此常用大腸桿菌等原核生物作為受體細胞。,3.(2014新課標全國卷Ⅱ)植物甲具有極強的耐旱性,其耐旱性與某個基因有關(guān),若從該植物中獲得該耐旱基因,并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性?;卮鹣铝袉栴}: (1)理論上,基因組文庫含有生物的 基因;而cDNA文庫含有生物的 基因。 (2)若要從植物甲中獲得耐旱基因,可首先建立該植物的基因組文庫,再從中 出所需的耐旱基因。,(3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌,并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導入植物 的體細胞中,經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認該 耐旱基因是否在再生植株中正確表達,應(yīng)檢測此再生植株中該基因 的 ,如果檢測結(jié)果呈陽性,再在田間試驗中檢測植株的 是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交,子代中耐旱與不耐 旱植株的數(shù)量比為3∶1時,則可推測該耐旱基因整合到了 (填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)。,【解題指南】(1)題干關(guān)鍵詞:“自交”“子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1”。 (2)關(guān)鍵知識:基因文庫類型、基因工程操作流程。,【解析】本題考查基因工程的相關(guān)知識。 (1)基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫,基因組文庫包含生物基因組的全部基因,cDNA文庫是以mRNA反轉(zhuǎn)錄后構(gòu)建的,只含有已經(jīng)表達的基因(并不是所有基因都會表達),即部分基因。 (2)從基因文庫中獲取目的基因需要進行篩選。,(3)要提高植物乙的耐旱性,需要利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將耐旱基因?qū)胫参镆业捏w細胞中。要檢測目的基因(耐旱基因)是否表達應(yīng)該用抗原—抗體雜交法檢測目的基因(耐旱基因)的表達產(chǎn)物(即耐旱的相關(guān)蛋白質(zhì));個體生物學水平檢測可以通過田間試驗,觀察檢測其耐旱情況。 (4)如果耐旱基因整合到同源染色體的一條上,則轉(zhuǎn)基因植株的基因型可以用A_表示(A表示耐旱基因,_表示另一條染色體上沒有相應(yīng)的基因),A_自交后代基因型為AA∶A_∶_ _=1∶2∶1,所以耐旱∶不耐旱=3∶1,與題意相符;如果耐旱基因整合到同源染色體的兩條上,則子代將全部表現(xiàn)耐旱,不會出現(xiàn)性狀分離。,答案:(1)全部 部分 (2)篩選 (3)乙 表達產(chǎn)物 耐旱性 (4)同源染色體的一條上,4.(2015唐山模擬)基因工程是在現(xiàn)代生物學、化學和工程學基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的,并有賴于微生物學理論和技術(shù)的發(fā)展運用。基因工程基本操作流程如下圖,請據(jù)圖分析回答問題:,(1)圖中A是 。 (2)在上述基因工程的操作過程中,可以遵循堿基互補配對原則的 步驟有 (用圖解中序號表示)。 (3)不同種生物之間的基因移植成功,從分子水平分析,進行基因 工程的主要理論依據(jù)是 ,也說明了生 物共用一套 。,(4)研究中發(fā)現(xiàn),番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對害蟲的消化酶有抑制作 用,導致害蟲無法消化食物而被殺死,人們成功地將番茄的蛋白酶 抑制劑基因?qū)胗衩左w內(nèi),玉米獲得了與番茄相似的抗蟲性狀,玉 米這種變異的來源是 。 (5)科學家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因,并用基因工程的 方法將該基因?qū)虢鸩杌ㄈ~片細胞的染色體DNA上,經(jīng)培養(yǎng)長成的 植株具備了抗病性,這說明目的基因(抗枯萎病的基因)已 。 如果把該基因?qū)肴~綠體DNA中,將來產(chǎn)生的配子中___________ (填“一定”或“不一定”)含有抗病基因。,【解析】(1)圖中A是運載目的基因的載體。 (2)基因工程的操作步驟包括獲取目的基因,基因表達載體的構(gòu)建,將目的基因?qū)胧荏w細胞,目的基因的檢測與鑒定。只有將目的基因?qū)胧荏w細胞過程不遵循堿基互補配對原則。 (3)基因工程的操作基礎(chǔ)是不同生物的DNA結(jié)構(gòu)基本形式相同,且共用一套遺傳密碼子。 (4)基因工程又稱DNA重組技術(shù),其變異原理為基因重組。 (5)如果把抗枯萎病的基因?qū)肴~綠體DNA中,將來產(chǎn)生的雌配子中可能含有抗病基因,雄配子中不含抗病基因。,答案:(1)載體 (2)①②④ (3)不同生物的DNA結(jié)構(gòu)基本形式相同 遺傳密碼子 (4)基因重組 (5)表達 不一定,【備選考點】基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程 1.基因工程的應(yīng)用: (1)乳腺生物反應(yīng)器。 ①優(yōu)點:產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取等。 ②操作過程:獲取目的基因→構(gòu)建基因表達載體→顯微注射導入哺乳動物受精卵中→形成早期胚胎→將胚胎移植到母體動物子宮內(nèi)→發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物→在雌性個體中目的基因表達,從分泌的乳汁中提取所需蛋白質(zhì)。,(2)基因工程藥品。 ①生產(chǎn)方式:利用基因工程培育“工程菌”來生產(chǎn)藥品。 a.“工程菌”:用基因工程的方法,使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系,如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲基因的土壤農(nóng)桿菌菌株等。 b.用基因工程生產(chǎn)的藥品,從化學成分上分析都應(yīng)該是蛋白質(zhì)類。 ②成果:生產(chǎn)出細胞因子、抗體、疫苗、激素等。,(3)基因診斷。 ①方法:DNA分子雜交技術(shù)(即DNA探針法)。 ②主要過程: 將互補的雙鏈DNA解旋 獲得單鏈DNA片段 用同位素、熒光分子或化學發(fā)光催化劑標記單鏈DNA片段 引入待檢測的DNA樣品中 檢測DNA樣品,,,,,(4)基因治療。 ①方法:基因置換、基因修復、基因增補、基因失活等。 ②途徑。 a.體外基因治療:先從病人體內(nèi)獲得某種細胞進行培養(yǎng),然后在體外完成轉(zhuǎn)移,再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng),最后重新輸入患者體內(nèi),如腺苷酸脫氨酶基因的轉(zhuǎn)移。 b.體內(nèi)基因治療:用基因工程的方法,直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移基因的方法。,2.蛋白質(zhì)工程與基因工程: (1)區(qū)別:,(2)聯(lián)系。 ①蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來的第二代基因工程。 ②基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進行修飾、改造。,【考題回訪】 1.(2013新課標全國卷Ⅰ節(jié)選)閱讀如下資料: 資料:T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性??茖W家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造,使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔谠摪腚装彼崤c第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵,提高了T4溶菌酶的耐熱性。,回答下列問題: 該資料屬于 工程的范疇。該工程是指以分子生物學相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對 進行改造,或制造一種 的技術(shù)。在該實例中,引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的 序列發(fā)生了改變。,【解析】資料中對基因進行改造,結(jié)果得到耐熱性提高的蛋白質(zhì),因此屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。蛋白質(zhì)工程是指以分子生物學相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)。對基因進行改造后,第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?,該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了二硫鍵,引起了空間結(jié)構(gòu)的改變,所以最終是由于氨基酸序列的改變導致了空間結(jié)構(gòu)的改變。 答案:蛋白質(zhì) 現(xiàn)有的蛋白質(zhì) 新蛋白質(zhì) 氨基酸,2.(2012福建高考)肺細胞中的let-7基因表達減弱,癌基因RAS表達增強,會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let-7基因?qū)敕伟┘毎麑崿F(xiàn)表達,發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖1。,請回答: (1)進行過程①時,需用 酶切開載體以插入let-7基因。 載體應(yīng)有RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,以驅(qū)動let-7基因轉(zhuǎn)錄, 該部位稱為 。 (2)進行過程②時,需用 酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞, 以利于傳代培養(yǎng)。 (3)研究發(fā)現(xiàn),let-7基因能影響癌基因RAS的表達,其影響機理如圖 2。據(jù)圖分析,可從細胞中提取 進行分子雜交,以直接檢測 let-7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細胞增殖受到抑制,可能是由于細胞中 (填“RAS mRNA”或“RAS蛋白”)含量減少引起的。,【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是: (1)注意目的基因和載體需用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割。 (2)注意題干信息“l(fā)et-7基因?qū)敕伟┘毎麑崿F(xiàn)表達,發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制”,由此推出肺癌細胞增殖受到抑制的原因是let-7基因翻譯抑制。,【解析】(1)基因工程中目的基因和載體需要同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生相同的黏性末端,使目的基因與載體結(jié)合,載體中與RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位是啟動子。 (2)原代培養(yǎng)產(chǎn)生的細胞需用胰蛋白酶處理,分散成單個細胞。 (3)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄需提取受體細胞中的RNA進行分子雜交;由圖2可知let-7基因翻譯抑制則不能產(chǎn)生RAS蛋白,因此RAS蛋白減少,肺癌細胞的增殖就受到抑制。 答案:(1)限制性核酸內(nèi)切(或限制) 啟動子 (2)胰蛋白 (3)RNA RAS蛋白,【延伸探究】 (1)為什么構(gòu)建基因表達載體,不能把基因直接導入? 提示:游離的基因不易表達。 (2)構(gòu)建基因表達載體,為什么要同時拼接啟動子、終止子? 提示:在目的基因的前端加上啟動子,在后端加上終止子,以便外源基因在受體細胞中有效地表達。,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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