届高考生物一轮复习课件：选修3 第1讲 基因工程知识分享.ppt

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1、2013届高考生物一轮复习课件：选修3 第1讲 基因工程3基因工程常用的载体基因工程常用的载体基因工程常用载体是基因工程常用载体是 ，其化学本质是，其化学本质是 。二、基因工程的基本操作程序二、基因工程的基本操作程序1获取目的基因的手段获取目的基因的手段从从 中获取；中获取；利用利用PCR技术扩增目的基因；技术扩增目的基因；通过通过DNA合成仪用化学方法直接合成。合成仪用化学方法直接合成。质粒质粒一种双一种双链环状链环状DNA分子分子基因文库基因文库2基因工程的核心基因工程的核心(1)是基因工程的第二步，也是基是基因工程的第二步，也是基因工程的核心。因工程的核心。(2)基因表达载体的组成：除目

2、的基因外，还必须有基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有 、和和 等。等。启动子：是一段有特殊结构的启动子：是一段有特殊结构的 ，位于，位于 ，是，是 的部位。的部位。标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有 ，从而，从而 。基因表达载体的构建基因表达载体的构建DNA片段片段启动子启动子终止子终止子标记基因标记基因基因首端基因首端RNA聚合酶识别和结合聚合酶识别和结合目的基因目的基因将含目的基因的细胞筛选出来将含目的基因的细胞筛选出来3将目的基因导入受体细胞的方法将目的基因导入受体细胞的方法(1)植物最常用：植物最常用：法，其次为法，其次为 法、法、法。

3、法。(2)动物：最常用动物：最常用 法，其受体细胞通常为法，其受体细胞通常为 。(3)细菌：细菌：法，需用法，需用 处理细胞。处理细胞。农杆菌转化农杆菌转化基因枪基因枪花粉管通道花粉管通道显微注射显微注射受精卵受精卵感受态细胞感受态细胞Ca24目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定(1)首先要检测转基因生物的首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因。上是否插入了目的基因。(2)其次还要检测其次还要检测 。(3)最后检测最后检测 。(4)有时还需进行有时还需进行 。目的基因是否转录出了目的基因是否转录出了mRNA目的基因是否翻译出了蛋白质目的基因是否翻译出了蛋白质个体生物学水平的鉴定个

4、体生物学水平的鉴定三、基因工程的应用与蛋白质工程三、基因工程的应用与蛋白质工程1基因工程的应用基因工程的应用技技术术名称名称应应用用动动物基因物基因工程工程提高提高动动物物来提高来提高产产品品产产量；改善量；改善畜畜产产品品品品质质；用；用转转基因基因动动物生物生产产；用；用转转基因基因动动物作器官移植的物作器官移植的植物基因植物基因工程工程培育培育植物、抗病植物、抗病转转基因植物基因植物和和植物；利用植物；利用转转基因改良植物基因改良植物的的品品质质生生长长速度速度药药物物供体供体抗虫抗虫转转基因基因抗逆抗逆转转基因基因技技术术名称名称应应用用基因治基因治疗疗把把导入病人体内，使其导入病人体

5、内，使其发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，分为发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，分为体内基因治疗和体内基因治疗和基因治疗基因治疗正常基因正常基因表达产物表达产物体外体外2蛋白质工程蛋白质工程(1)蛋白质工程的目标是：根据蛋白质工程的目标是：根据 ，对，对 进行分子设计。进行分子设计。(2)蛋白质工程的手段：蛋白质工程的手段：对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过 来来完成。完成。人们对蛋白质功能的特定人们对蛋白质功能的特定蛋白质的结构蛋白质的结构基因基因需求需求考点一考点一DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具考情考情解解读读三种基本工具的作用涉及

6、基因工程操作程序的三种基本工具的作用涉及基因工程操作程序的关键步骤，近几年高考考查的频率较高，考查内容关键步骤，近几年高考考查的频率较高，考查内容包括工具酶类型、实质及作用，运载体作用及特点包括工具酶类型、实质及作用，运载体作用及特点等，预计等，预计2013年高考仍可能对各类型操作工具的作年高考仍可能对各类型操作工具的作用及特点结合图形予以考查。用及特点结合图形予以考查。做一题做一题例例1(2011上海高考上海高考)回答下列有关基因工程的问题。回答下列有关基因工程的问题。(1)基因工程中使用的限制酶，其特点是基因工程中使用的限制酶，其特点是_。(2)下图四种质粒含有下图四种质粒含有E1和和E2

7、两种限制酶的识别位点，两种限制酶的识别位点，Apr表示抗青霉素的抗性基因，表示抗青霉素的抗性基因，Tcr表示抗四环素的抗性基表示抗四环素的抗性基因。因。将两端用将两端用E1切开的切开的Tcr基因与用基因与用E1切开的质粒切开的质粒X1混合混合连接，连接后获得的质粒类型有连接，连接后获得的质粒类型有_。(可多选可多选)AX1 BX2CX3 DX4若将上图所示若将上图所示X1、X2、X3、X4四种质粒导入大肠四种质粒导入大肠杆菌，然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养杆菌，然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上。在这两种培养基上均不能生长的大肠杆菌细胞类基上。在这两种培养基上均不能生长

8、的大肠杆菌细胞类型有型有_、_。如果如果X1用用E1酶切，产生酶切，产生850对碱基和对碱基和3 550对碱基两种对碱基两种片段，那么质粒片段，那么质粒X2(Tcr基因的长度为基因的长度为1 200对碱基对碱基)用用E2酶切后的片段长度为酶切后的片段长度为_对碱基。对碱基。若将外源的若将外源的Tcr基因两端用基因两端用E2切开，再与用切开，再与用E2切开的切开的X1混合连接，并导入大肠杆菌细胞，结果显示，含混合连接，并导入大肠杆菌细胞，结果显示，含X4的细胞数与含的细胞数与含X1的细胞数之比为的细胞数之比为1 3，增大，增大DNA连接酶连接酶用量能否提高上述比值？用量能否提高上述比值？_。原因

9、是原因是_。解析解析(1)基因工程中使用的限制酶，其特点是特异性地基因工程中使用的限制酶，其特点是特异性地识别和切割识别和切割DNA。(2)用限制酶用限制酶E1切开质粒切开质粒X1后，质粒后，质粒X1暴露出两个黏暴露出两个黏性末端，性末端，Apr被切下。两端用被切下。两端用E1切开的切开的Tcr基因含有与上述基因含有与上述切割后的质粒切割后的质粒X1，Apr含有相同的黏性末端，混合后可形含有相同的黏性末端，混合后可形成成X1、X2和和X3。含质粒含质粒X1的细胞可在含青霉素培养基上生长，含质粒的细胞可在含青霉素培养基上生长，含质粒X2的细胞可在含四环素培养基上生长；含质粒的细胞可在含四环素培养

10、基上生长；含质粒X3的细胞的细胞不含抗性基因，不能在两种培养基上生长；不含有质粒的不含抗性基因，不能在两种培养基上生长；不含有质粒的细胞也不能在两种培养基上生长。细胞也不能在两种培养基上生长。X2的长度为的长度为1 2003 5504 750，用，用E2酶切后质粒由酶切后质粒由环状变为链状。环状变为链状。两段两段DNA黏性末端相同，黏性末端相同，DNA连接酶对连接酶对DNA片段没有片段没有选择性，故增大选择性，故增大DNA连接酶用量不能提高上述比例。连接酶用量不能提高上述比例。答案答案(1)特异性地识别和切割特异性地识别和切割DNA(2)ABC无质粒细胞含无质粒细胞含X3的细胞的细胞4 750

11、不能不能DNA连接酶对连接酶对DNA片段没有选择性片段没有选择性/两段两段DNA末末端相同端相同链一串链一串1正确界定几种关键酶正确界定几种关键酶种种类类项项目目限制限制酶酶DNA连连接接酶酶DNA聚聚合合酶酶解旋解旋酶酶作用作用底物底物DNA分子分子DNA分子分子片段片段脱氧核脱氧核苷酸苷酸DNA分子分子作用作用部位部位磷酸二磷酸二酯键酯键磷酸二磷酸二酯酯键键磷酸二磷酸二酯键酯键碱基碱基对间对间的的氢键氢键种种类类项项目目限制限制酶酶DNA连连接接酶酶DNA聚聚合合酶酶解旋解旋酶酶作用作用特点特点切割目的基因及切割目的基因及载载体，能体，能专专一性一性识别识别双双链链DNA分分子的某种特定的

12、子的某种特定的核苷酸序列，并核苷酸序列，并在特定位点在特定位点进进行行切割切割将双将双链链DNA分子片段分子片段“缝缝合合”起来，恢起来，恢复被限制复被限制酶酶切切开了的两个核开了的两个核苷酸之苷酸之间间的磷的磷酸二酸二酯键酯键只能将只能将单单个脱个脱氧核苷氧核苷酸添加酸添加到脱氧到脱氧核苷酸核苷酸链链上上将将DNA分子两分子两条条链链之之 间间的的氢氢键键打开打开种种类类项项目目限制限制酶酶DNA连连接接酶酶DNA聚合聚合酶酶解旋解旋酶酶作用作用结结果果形成黏性形成黏性末端或平末端或平末端末端形成重形成重组组DNA分子分子形成新的形成新的DNA分子分子形成形成单链单链DNA分子分子2限制酶两

13、种作用结果比较限制酶两种作用结果比较DNA分子经限制酶切割产生的分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两片段末端通常有两种形式种形式黏性末端和平末端黏性末端和平末端(如下图所示如下图所示)。当限制酶。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开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。中轴线处切开时，产生的则是平末端。3基因工程中基因工程中“分子运输车分子运输车”一载体的必备条件一载体的必备条件对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动；对受体细胞无害

14、，不影响受体细胞正常的生命活动；具标记基因，能对重组具标记基因，能对重组DNA是否进入受体细胞进行鉴是否进入受体细胞进行鉴定；定；能自我复制，通过复制进行基因扩增；能自我复制，通过复制进行基因扩增；具有多个酶切位点，供外源基因插入其中，而且每种具有多个酶切位点，供外源基因插入其中，而且每种酶切位点最好只有一个，避免酶切后环状酶切位点最好只有一个，避免酶切后环状DNA打开，丢打开，丢失某些片段。失某些片段。关键一点关键一点(1)限制酶与限制酶与DNA连接酶可存在如下关系：连接酶可存在如下关系：(2)限制酶不切割自身限制酶不切割自身DNA，原因是原核生物中不存在该酶，原因是原核生物中不存在该酶的识

15、别序列或识别序列已经被修饰。的识别序列或识别序列已经被修饰。(3)DNA连接酶起作用时不需要模板，连接酶起作用时不需要模板，DNA聚合酶起作用时聚合酶起作用时则需模板。则需模板。(4)为使目的基因与载体形成相同的为使目的基因与载体形成相同的DNA片段末端以便连接，片段末端以便连接，通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同限制酶切通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同限制酶切割割DNA分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也可连接。可连接。通一类通一类1关于关于DNA重组技术基本工具的说法正确的是重组技术基本工具的说法正确的是 ()ADNA连

16、接酶只能连接双链连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端片段互补的黏性末端B细菌细胞中含有的限制酶不能对自身细菌细胞中含有的限制酶不能对自身DNA进行剪切进行剪切C限制酶切割限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端后一定能产生黏性末端D天然的质粒就可以用来作为载体天然的质粒就可以用来作为载体解析：解析：DNA连接酶分为两类，一类是连接酶分为两类，一类是Ecoli DNA连接酶，连接酶，另一类是另一类是T4DNA连接酶，前者只能连接双链连接酶，前者只能连接双链DNA片段互片段互补的黏性末端；细菌细胞中含有的限制酶不能对自身补的黏性末端；细菌细胞中含有的限制酶不能对自身DNA进行剪切；限制酶切割进行

17、剪切；限制酶切割DNA后可能产生黏性末端，后可能产生黏性末端，也可能产生平末端；天然的质粒要用来作为载体必须进也可能产生平末端；天然的质粒要用来作为载体必须进行人工改造。行人工改造。答案：答案：B2.(2012杭州检测杭州检测)右图为大肠杆菌及质粒右图为大肠杆菌及质粒 载体的结构模式图，据图回答下列问载体的结构模式图，据图回答下列问 题。题。(1)a代表的物质和质粒的化学本质都是代表的物质和质粒的化学本质都是_，二者还具有其他共同点，二者还具有其他共同点，如如_，_(写出两条即可写出两条即可)。(4)下列常在基因工程中用作载体的是下列常在基因工程中用作载体的是 ()A苏云金芽孢杆菌抗虫基因苏云

18、金芽孢杆菌抗虫基因B土壤农杆菌中的土壤农杆菌中的RNA分子分子C大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒D动物细胞的染色体动物细胞的染色体考点二考点二基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序考情考情解解读读基因工程的基本操作程序是近几年高考的基因工程的基本操作程序是近几年高考的高高频频考点，分考点，分值值比重比重较较大，一般和其他工程大，一般和其他工程结结合考合考查查，考，考查查形式既有形式既有简简答答题题又有又有选择题选择题。预预计计2013年高考通年高考通过过与其他工程技与其他工程技术综术综合考合考查查学学生解决生解决实际问题实际问题的能力的能力题题目仍会出目仍会出现现。做一题做一题例例2(201

19、1海南高考海南高考)回答有关基因工程的问题：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，也可能产生后，可能产生黏性末端，也可能产生_末末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进端。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行连接，则应选择能使二者产生_(相同、不同相同、不同)黏性末端的限制酶。黏性末端的限制酶。(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人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胰岛

20、素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_。在。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用用表达载体转化大肠杆菌时，常用_处理大肠杆处理大肠杆菌，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录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为杂交，该杂交技术称为_。为了。为了检测胰岛素基因转录的检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成是否翻译成_，常用，常用抗原抗原抗体杂交技术。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，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

21、将目的基因插入农杆菌先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的质粒的_中，然后中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因重组将目的基因插入植物细胞的插入植物细胞的_上。上。解析解析限制酶切割限制酶切割DNA可以产生黏性末端或平末端。一可以产生黏性末端或平末端。一般用同一种限制酶切割目的基因和质粒，保证产生相同般用同一种限制酶切割目的基因和质粒，保证产生相同的黏性末端。基因表达载体中启动子是的黏性末端。基因表达载体中启动子是RNA聚合酶结合聚合酶结合并识别的位置，驱动基因转录。用大肠杆菌作为受体细并识别的位置，驱动基因转录。用大肠杆菌作为受体细胞时，要用胞时，要

22、用CaCl2溶液溶液(或或Ca2)处理，以利于表达载体进处理，以利于表达载体进入。检测目的基因是否转录，可用入。检测目的基因是否转录，可用DNA分子杂交技术检分子杂交技术检测，检测目的基因是否表达出蛋白质，可用抗原测，检测目的基因是否表达出蛋白质，可用抗原抗体抗体杂交技术检测。目的基因插入农杆菌杂交技术检测。目的基因插入农杆菌Ti质粒的质粒的TDNA中，中，然后插入植物细胞的染色体然后插入植物细胞的染色体DNA上。上。答案答案(1)平相同平相同(2)提供提供RNA聚合酶特异性识别聚合酶特异性识别结合位点，驱动基因转录结合位点，驱动基因转录(其他合理答案也可其他合理答案也可)CaCl2溶溶液液(

23、或或Ca2)DNARNA分子杂交分子杂交(或分子杂交技术或分子杂交技术)胰岛素原胰岛素原(蛋白质蛋白质)(3)TDNA染色体染色体DNA链一串链一串1目的基因的获取目的基因的获取(1)直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。库中获取。(2)人工合成目的基因的常用方法：人工合成目的基因的常用方法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪合成仪用化学方法合成，不需要模板。用化学方法合成，不需要模板。以以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。为模板，在逆转录酶作用下人工合成。(3)利用利用PCR技

24、术扩增目的基因：技术扩增目的基因：原理：原理：DNA双链复制。双链复制。条件：模板、四种游离的脱氧核苷酸；热稳定的条件：模板、四种游离的脱氧核苷酸；热稳定的DNA聚合酶、引物等。聚合酶、引物等。过程：加热至过程：加热至9095，DNA解链解链冷却到冷却到5560，引物结合到互补，引物结合到互补DNA链链加热至加热至7075，热稳定热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。聚合酶从引物起始进行互补链的合成。(3)构建步骤：构建步骤：3将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞生物种生物种类类植物植物动动物物微生物微生物常用方法常用方法农农杆菌杆菌转转化法化法 显显微注射技微注射技术术 感受

25、感受态细态细胞法胞法受体受体细细胞胞体体细细胞胞受精卵受精卵原核原核细细胞胞生物生物种种类类植物植物动动物物微生物微生物转转化化过过程程将目的基因插入将目的基因插入到到Ti质质粒的粒的TDNA上上农农杆杆菌菌导导入植物入植物细细胞胞整合到受体整合到受体细细胞的胞的DNA表表达达将含有目的基因将含有目的基因的表达的表达载载体提体提纯纯取卵取卵(受精卵受精卵)显显微注射微注射受精卵受精卵发发育育获获得具有新性状的得具有新性状的动动物物Ca2处处理理细细胞胞感受感受态细态细胞胞重重组组表达表达载载体与感受体与感受态细态细胞混合吸收胞混合吸收DNA感受感受态细态细胞分子胞分子4目的基因的检测和鉴定目的

26、基因的检测和鉴定类类型型步步骤骤检测检测内容内容方法方法结结果果 分子分子检测检测第一步第一步目的基因是否目的基因是否进进入受体入受体细细胞胞DNA分子分子杂杂交技交技术术(DNA和和DNA之之间间)是否是否成功成功显显示示出出杂杂交交带带第二步第二步目的基因是否目的基因是否转转录录出信使出信使RNA分子分子杂杂交技交技术术(DNA和和RNA之之间间)第三步第三步目的基因是否翻目的基因是否翻译译出蛋白出蛋白质质抗原抗体抗原抗体杂杂交方交方法法类类型型步步骤骤检测检测内容内容方法方法结结果果 平平检测检测包括抗虫、抗病的接种包括抗虫、抗病的接种实验实验，以确定是否有抗性，以确定是否有抗性以及抗性

27、的程度；基因工程以及抗性的程度；基因工程产产品与天然品与天然产产品的活品的活性比性比较较，以确定功能是否相同等，以确定功能是否相同等通一类通一类3(2012西城区质检西城区质检)下列有关基因工程操作的叙述正确下列有关基因工程操作的叙述正确的是的是()A用同种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因用同种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因可获得相同的黏性末端可获得相同的黏性末端(平末端平末端)B以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同原基因的碱基序列相同C检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因

28、工程操作的成功操作的成功D用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为其用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接抗性基因便于与外源基因连接解析：解析：一种氨基酸可对应多个密码子，以蛋白质的氨基一种氨基酸可对应多个密码子，以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列可能酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列可能不同。只有目的基因在受体细胞中成功表达才标志着基不同。只有目的基因在受体细胞中成功表达才标志着基因工程操作的成功。用含抗生素抗性基因的质粒作为运因工程操作的成功。用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体，是因为抗性基因作为标记基因可检测载体是否导载体，

29、是因为抗性基因作为标记基因可检测载体是否导入到受体细胞中。入到受体细胞中。答案：答案：A4(2011银川二模银川二模)下图为利用生物技术获得生物新品种下图为利用生物技术获得生物新品种的过程。据图回答：的过程。据图回答：(1)在基因工程中在基因工程中AB为为_技术。利用的原理是技术。利用的原理是_，其中，其中a为为_的过程，的过程，b过程使用的酶是过程使用的酶是_。(2)BC为转基因绵羊的培育过程，为转基因绵羊的培育过程，c过程用到的生物技术过程用到的生物技术主要有动物细胞培养和主要有动物细胞培养和_技术。在动物细胞培养过技术。在动物细胞培养过程中，需让培养液中含有一定量的程中，需让培养液中含有

30、一定量的CO2，其主要作用是，其主要作用是_。(3)BD为抗虫棉的培育过程，其中为抗虫棉的培育过程，其中d过程常用的方法是过程常用的方法是_，要确定目的基因，要确定目的基因(抗虫基因抗虫基因)导入受体细胞后是否导入受体细胞后是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作。请写出两种分能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作。请写出两种分子水平上的鉴定方法：子水平上的鉴定方法：_。解析：解析：(1)b过程在过程在72条件下进行，则该过程使用的酶具条件下进行，则该过程使用的酶具有耐高温特点。有耐高温特点。(2)转基因动物培养过程中，需要把带有目转基因动物培养过程中，需要把带有目的基因的早期胚胎转移到受体

31、子宫内完成胚胎发育过程。的基因的早期胚胎转移到受体子宫内完成胚胎发育过程。(3)目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。利用目的基目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。利用目的基因制成的基因探针，可以检测目的基因是否成功导入、是因制成的基因探针，可以检测目的基因是否成功导入、是否转录。其原理是否转录。其原理是DNA分子杂交或抗原分子杂交或抗原抗体杂交法检测抗体杂交法检测目的基因控制的蛋白质是否合成。目的基因控制的蛋白质是否合成。答案：答案：(1)PCRDNA分子复制变性分子复制变性(解旋解旋)耐热的耐热的DNA聚合酶（聚合酶（TaqDNA聚合酶聚合酶）(2)胚胎移植维持培养液的胚胎移植维持培养液

32、的pH(3)农杆菌转化法农杆菌转化法DNA分子杂交或抗原分子杂交或抗原抗体杂交法抗体杂交法考点三考点三基因工程、蛋白质工程的原理及应用基因工程、蛋白质工程的原理及应用考情考情解解读读近几年高考以基因工程和蛋白近几年高考以基因工程和蛋白质质工程的成果作工程的成果作为为背景，以大量的基因工程或蛋白背景，以大量的基因工程或蛋白质质工程案例作工程案例作为为载载体，考体，考查查基因工程和蛋白基因工程和蛋白质质工程的基本原理和工程的基本原理和应应用。考用。考查查形式以形式以简简答答题为题为主，主，预计预计2013年可年可结结合当合当今社会今社会热热点点(如如转转基因食品，基因治基因食品，基因治疗疗等等)或

33、科技前沿或科技前沿等等载载体命制基因工程或蛋白体命制基因工程或蛋白质质工程的工程的应应用用类题类题目。目。做一题做一题 例例3(2011山东高考山东高考)人类疾病的转基因动物模型常用于人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如下图所示。传性高血压转基因模型大鼠的流程如下图所示。(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可从已处死的雌卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可从已处死的雌鼠鼠_中获取。中获取。(2)图中的高血压相关基因作为图中的高血压相关基因作为_，质粒作为，质粒作为_

34、，二者需用二者需用_切割后连接成重组载体，切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有该过程与质粒上含有_有关。有关。(3)子代大鼠如果子代大鼠如果_和和_，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。型。(4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是程技术是_、早期胚胎培养和胚胎移植。、早期胚胎培养和胚胎移植。解析：解析：本题主要考查基因工程、胚胎工程的相关知识，意本题主要考查基因工程、胚胎

35、工程的相关知识，意在考查理解能力与综合运用能力。在考查理解能力与综合运用能力。(1)卵母细胞可以从活体卵母细胞可以从活体的输卵管中采集，也可以从处死的雌鼠的卵巢中获取。的输卵管中采集，也可以从处死的雌鼠的卵巢中获取。(2)根据题图可以判断高血压相关基因为目的基因，质粒是载根据题图可以判断高血压相关基因为目的基因，质粒是载体，二者需用同种限制酶切割后连接成重组载体，该过程体，二者需用同种限制酶切割后连接成重组载体，该过程需要目的基因和质粒上有限制酶能识别的切割位点。需要目的基因和质粒上有限制酶能识别的切割位点。(3)检检测高血压相关基因是否表达，在分子水平上可检测对应的测高血压相关基因是否表达，

36、在分子水平上可检测对应的蛋白质是否合成，在个体水平上可观察其是否表现出相应蛋白质是否合成，在个体水平上可观察其是否表现出相应的性状。的性状。(4)从题图中可以看出，所用到的胚胎工程技术主从题图中可以看出，所用到的胚胎工程技术主要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。答案：答案：(1)卵巢卵巢(2)目的基因载体同种限制性核酸内切酶目的基因载体同种限制性核酸内切酶(或：同种限或：同种限制酶制酶)限制酶切割位点限制酶切割位点(3)检测到体内有相关蛋白出现高血压检测到体内有相关蛋白出现高血压(4)体外受精体外受精链一串链一串(1)乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从

37、动物尿液中乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制。提取目的基因产物则不受性别限制。(2)基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法，但由于尚未全基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法，但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病产生的分子机理，基因治面了解基因调控机制和疾病产生的分子机理，基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段。疗目前只是处于初期的临床试验阶段。(3)基因工程的目的不同，可选用的受体细胞不同。若生产基因工程的目的不同，可选用的受体细胞不同。若生产基因工程药品，受体细胞一般选用微生物，利用微生基因工程药品，受体细胞一般选用微生物，利用微生物繁殖速度快的特点，可在

38、短期内获得大量产品。物繁殖速度快的特点，可在短期内获得大量产品。(4)蛋白质工程与基因工程的比较：蛋白质工程与基因工程的比较：项项目目区区别别与与联联系系蛋白蛋白质质工程工程基因工程基因工程原理原理中心法中心法则则的逆推的逆推人工人工DNA(基因基因)重重组组区区别别过过程程预预期的蛋白期的蛋白质质功能功能设设计预计预期的蛋白期的蛋白质结质结构构推推测应测应有的氨基酸序列有的氨基酸序列找到相找到相对应对应的脱氧核的脱氧核苷酸序列苷酸序列(基因基因)获获取目的基因取目的基因构建构建基因表达基因表达载载体体将目将目的基因的基因导导入受体入受体细细胞胞目的基因的目的基因的检测检测与与鉴鉴定定项项目目

39、区区别别与与联联系系蛋白蛋白质质工程工程基因工程基因工程区区别别实质实质定向改造、生定向改造、生产产人人类类所需的蛋白所需的蛋白质质定向改造生物的定向改造生物的遗传遗传特特性，以性，以获获得人得人类类所需的所需的生物生物类类型或生物型或生物产产品品结结果果可生可生产产自然界没有自然界没有的蛋白的蛋白质质只能生只能生产产自然界已有的自然界已有的蛋白蛋白质质项项目目区区别别与与联联系系蛋白蛋白质质工程工程基因工程基因工程联联系系蛋白蛋白质质工程是在基因工程的基工程是在基因工程的基础础上延伸出来上延伸出来的第二代基因工程；蛋白的第二代基因工程；蛋白质质工程离不开基因工程离不开基因工程，而基因工程中所

40、利用的某些工程，而基因工程中所利用的某些酶酶也需要也需要通通过过蛋白蛋白质质工程工程进进行修行修饰饰或改造，以提高其或改造，以提高其功能，因此两者是相互促功能，因此两者是相互促进进的的通一类通一类5培育作为培育作为“生物反应器生物反应器”的动物可以生产许多珍贵的医的动物可以生产许多珍贵的医用蛋白，该动物的培育过程涉及的现代生物技术有用蛋白，该动物的培育过程涉及的现代生物技术有()基因工程基因工程体外受精体外受精胚胎移植胚胎移植动物细胞动物细胞培养培养A BC D解析：解析：生物反应器是指利用转基因活体动物的某种能够生物反应器是指利用转基因活体动物的某种能够高效表达外源蛋白的器官或组织来进行工业

41、化生产活性高效表达外源蛋白的器官或组织来进行工业化生产活性功能蛋白的技术，用于表达的生物反应器包括动物血液、功能蛋白的技术，用于表达的生物反应器包括动物血液、乳腺等。作为生物反应器的动物的培育过程是将目的基乳腺等。作为生物反应器的动物的培育过程是将目的基因导入受精卵中，将其培育到桑椹胚或囊胚阶段，再将因导入受精卵中，将其培育到桑椹胚或囊胚阶段，再将其移入代孕动物的子宫中，使其生长发育成转基因动物，其移入代孕动物的子宫中，使其生长发育成转基因动物，这样就能够实现动物蛋白的工业化生产。这样就能够实现动物蛋白的工业化生产。答案：答案：D6下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列下图为蛋白质工程

42、操作的基本思路，请据图回答下列问题：问题：(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是代表蛋白质工程操作思路的过程是_；代表；代表中心法则内容的是中心法则内容的是_。(填写数字填写数字)(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：_；_；_；_；_。(3)蛋白质工程的目的是蛋白质工程的目的是_，通过，通过_来实现。来实现。(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是_的。的。解析：解析：蛋白质工程是从预期蛋白质功能开始，中心法则蛋白质工程是从预期蛋白质功能开始，中心法则是从基因转录、翻译开始；蛋白质工程的目的是对蛋白是从基因转录、翻译开始；蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，它是通过基因合成或改造实现质的结构进行分子设计，它是通过基因合成或改造实现的，蛋白质工程的基本途径与中心法则相反。的，蛋白质工程的基本途径与中心法则相反。答案：答案：(1)(2)转录翻译折叠分子转录翻译折叠分子设计合成设计合成DNA(3)对蛋白质的结构进行分子设计基对蛋白质的结构进行分子设计基因合成或改造因合成或改造(4)相反相反结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！73