选修3专题1.ppt

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1、选修3现代生物科技专题,选修3现代生物科技专题,专题1基因工程,考点一基因工程的操作工具1“分子手术刀”限制性核酸内切酶(限制酶)(1)存在：主要存在于原核生物中。(2)特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,(4)切割后末端的种类：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式黏性末端和平末端(如图所示)。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。,即时应用1下表为常用的限制性核酸内切酶(限制酶)及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，正确的

2、是(),(注：YC或T，RA或G),A限制酶切割后不一定形成黏性末端B限制酶的切割位点一定在识别序列的内部C不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端D一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列,解析：选A。Hind能识别不同的核苷酸序列，切割后不一定形成黏性末端。Sau3A的切割位点在识别序列的外部。不同限制酶切割后可能形成相同的黏性末端，如BamH与Sau3A切割的末端。,2“分子缝合针”DNA连接酶,即时应用2.据图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是(),A限制性内切酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处BDNA聚合酶可以连接a处C解旋酶可以使b处解开D连接c处的酶可以为DNA连接酶,解析：选

3、D。限制性内切酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。DNA连接酶能够将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制性内切酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。,因此，限制性内切酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处；c处是同一个核苷酸内部脱氧核糖和磷酸之间形成的键，不能用DNA连接酶连接；DNA聚合酶在DNA复制时将单个的核苷酸连接到DNA子链上，连接的部位也是a处；解旋酶可以破坏碱基对之间的氢键，即使b处解开。,3“分子运输车”载体(1)载体具备的条件能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标

4、记基因，供重组DNA的鉴定和选择。,(2)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。(3)其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒。,特别提醒(1)获取目的基因和切割载体时使用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。(2)获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生4个黏性末端或平末端。(3)限制酶切割位点的选择必须保证标记基因的完整性，以便于检测。,即时应用3(2012浙江六校联考)下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。,若要

5、得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是(),解析：选C。A项破坏了复制必需的序列，不能复制。B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长。D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。,考点二基因工程的基本操作程序1目的基因的获取(1)直接分离法：从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库或cDNA文库中获取。,(2)人工合成目的基因如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过DNA合成仪

6、用化学方法直接人工合成。以RNA为模板，在逆转录酶的作用下人工合成。2基因表达载体的构建(1)基因表达载体各个组成的作用,启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，能使转录在所需要的地方停下来。,标记基因：作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因。(2)基因表达载体的构建步骤,3将目的基因导入受体细胞,4.目的基因的检测与鉴定(1)分子水平检测导入检测：DNA分子杂交技术，用放射性同位素标记的含目的基

7、因的DNA片段作探针。转录检测：分子杂交法，用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。,翻译检测：抗原抗体杂交法。(2)个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验，以确定是否具有抗性以及抗性的程度。,即时应用4(2012哈师大附中一模)某研究小组为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下图。下列有关叙述错误的是(),A步骤所代表的过程是逆转录B步骤需使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶C步骤可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态D检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原抗体特异性反应试验,解析：选C。由图可知，步骤所代

8、表的过程是逆转录；步骤需使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶；步骤可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从常态转化为感受态细胞；检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原抗体特异性反应实验。,5(2012浙江宁波八校联考)下图是将人的生长激素基因导入细菌D细胞内，产生“工程菌”的示意图。所用的载体为质粒A。若已知细菌D细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌后，其上的基因能得到表达。能表明目的基因已与载体结合，并被导入受体细胞的结果是(),A在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上均能生长繁殖的细菌B在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能生长繁殖的细

9、菌,C在含氨苄青霉素的培养基上能生长繁殖，但在含四环素的培养基上不能生长繁殖的细菌D在含氨苄青霉素的培养基上不能生长繁殖，但在含四环素的培养基上能生长繁殖的细菌,解析：选C。由题图可知，人生长激素基因插入质粒后将四环素抗性基因破坏，该基因不再表达。因此，含有重组质粒的受体细胞在含氨苄青霉素的培养基上能生长繁殖，但在含四环素的培养基上不能生长繁殖。,考点三蛋白质工程1蛋白质工程的概念：以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因的修饰或基因的合成，对现有的基因进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。,2蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产出天然蛋白质，蛋白质工

10、程是为了生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质。3蛋白质工程与基因工程,B蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成,C当得到可以在70条件下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下，干扰素可以大量自我合成D基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的答案：C,基因工程的基本操作过程(2011海南单科)回答有关基因工程的问题：,(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生_末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生_(相同、不同)黏性末端的限制酶。,(

11、2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用_处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因,片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为_。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成_，常用抗原抗体杂交技术。,(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的_中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的_上。,【解析】(1)限制酶能识别特定的DNA序列，并在特定位点上切割DNA，形成黏性末端或平末端

12、；要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同一种限制酶进行切割，使二者产生相同的黏性末端。,(2)启动子为DNA序列，其具有RNA聚合酶结合位点，能启动转录，合成RNA；将基因表达载体导入大肠杆菌时，常用Ca2处理；检测目的基因时，常用分子杂交技术检测目的基因或相应的mRNA，或采用抗原抗体杂交技术鉴定相应的蛋白质。,(3)用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，首先将目的基因导入农杆菌Ti质粒的TDNA中，再利用农杆菌侵染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的染色体的DNA上。,【答案】(1)平相同(2)RNA聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的

13、蛋白质Ca2DNA分子杂交技术人胰岛素(3)TDNA染色体的DNA,基因工程的应用(2010天津理综)下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamH、Hind、Sma直线所示为三种限制酶的酶切位点。,据图回答：(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用_限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含_的培养基上进行。,(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是_(填字母代号)。A启动子BtetRC复制原点DampR,(3)过程可采用的操作方法是_(填字母代号)。A农杆菌转化B

14、大肠杆菌转化C显微注射D细胞整合,(4)过程采用的生物技术是_。(5)对早期胚胎进行切割，经过程可获得多个新个体。这利用了细胞的_性。,(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用_(填字母代号)技术。A核酸分子杂交B基因序列分析C抗原抗体杂交DPCR,【解析】(1)基因表达载体的构建过程中，将目的基因导入受体细胞之前，要用同一种限制性内切酶切割目的基因和载体。,从图中可以看出，在目的基因和载体中都有Hind和BamH限制酶的切割位点，因此要用Hind和BamH限制酶同时切割载体和人乳铁蛋白基因；载体切割后四环素抗性基因被破坏，因此筛选时要在含氨苄青霉素的培养基上进行。,(2)启动子是一段有特殊

15、序列的DNA片段，位于目的基因的首段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，在启动子存在时才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。(3)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术。,(4)过程是将早期胚胎移入受体母牛体内，用到的技术是胚胎移植技术。(5)胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎等分，经移植后获得同卵双胎或多胎的技术，可以看作动物无性繁殖或克隆的方法，利用了细胞的全能性。,(6)检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要用相应的抗体进行抗原抗体杂交，其他三项技术检测的对象都是核酸。【答案】(1)Hind和BamH氨苄青霉素(2)A(3)

16、C(4)胚胎移植技术(5)全能(6)C,易混淆的几种酶,自我挑战1.如图为DNA分子的某一片段，其中分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是(),ADNA连接酶、限制酶、解旋酶B限制酶、解旋酶、DNA连接酶C解旋酶、限制酶、DNA连接酶D限制酶、DNA连接酶、解旋酶【答案】C,对“基因诊断”和“基因治疗”概念及应用辨析不清(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。,自我挑战2.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是()A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B基因诊断的基本原理是DNA分子杂交,C一种基因探针能检测水体中的各种病毒D利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中【答案】B,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,