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考纲要求展示

考纲要求展示. 知识网络构建. 一、基因工程 1. 概念及基本工具 概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过 ________ 和 ________ 等技术，赋予生物以新的 ________ ，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型或生物产品，又叫 ________ 技术。. 2. 基因工程的基本操作程序. 3. 基因工程的应用及成果 (1) 植物基因工程的成果. (2) 动物基因工程的成果. 二、蛋白质工程 目标：根据人们对蛋白质 ________ 的特定需求，对蛋白质的 ________ 进行分子设计。 原理：基因改造

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Presentation Transcript

  1. 考纲要求展示

  2. 知识网络构建

  3. 一、基因工程 1. 概念及基本工具 概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过________和________等技术，赋予生物以新的________，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型或生物产品，又叫________技术。

  4. 2. 基因工程的基本操作程序

  5. 3. 基因工程的应用及成果 (1)植物基因工程的成果

  6. (2)动物基因工程的成果

  7. 二、蛋白质工程 目标：根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的________进行分子设计。 原理：基因改造 基本途径：预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测应有_________序列→找到对应的________序列(基因)

  8. 【自我校对】 一、1. 体外DNA重组 转基因 遗传特性 DNA重组 限制性核酸内切酶 某种特定的核苷酸序列 磷酸二酯键 黏性末端 平末端 黏性末端 黏性末端 平末端 平末端 λ噬菌体的衍生物 2. PCR技术 引物 DNA聚合酶 指数 启动子 首端 RNA聚合酶 终止子 尾端 鉴别受体细胞中是否含有目的基因 农杆菌转化法 花粉管通道法 显微注射技术 DNA分子杂交技术 抗原—抗体杂交法 3. （1）Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制剂基因 病毒外壳蛋白抗毒素合成 渗透压调节 抗除草剂 （2）肠乳糖酶 乳腺蛋白基因的启动子 （3）正常基因 二、功能 结构 氨基酸 脱氧核苷酸

  9. 基因工程的工具 1. 几种酶的比较

  10. 限制性核酸内切酶与DNA连接酶的比较

  11. 1. 限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。 2. DNA连接酶起作用时不需要模板。 2. 载体 (1)作用 ①将目的基因转移到宿主细胞内。 ②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 (2)具备的条件 ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 ②有多个限制酶切割位点。 ③具有特殊的标记基因，以便进行筛选。

  12. 导入的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。导入的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。 (3)种类 ①质粒：独立于细菌拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链环状DNA分子。 ②λ噬菌体的衍生物。 ③动植物病毒。

  13. 【例1】(2010·江苏高考·T27)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：【例1】(2010·江苏高考·T27)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：

  14. (1)一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。 (3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是________________。 (4)与只使用Eco RⅠ相比较，使用Bam HⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止________。 (5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________________酶。 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了________。 (7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在________的培养基因培养，以完成目的基因表达的初步检测。

  15. 【解析】(1)质粒是双链环状DNA分子，在Sma Ⅰ切割前没有游离的磷酸基团，切割产生的DNA片段末端是平末端，因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基团。(2)质粒的热稳定性主要由氢键的数量决定；DNA分子中A与T之间存在2个氢键，C与G之间存在3个氢键，因此DNA分子中G—C碱基对越多，热稳定性越高。Sma Ⅰ识别CCCGGG序列，并在C和G之间将这段序列切开，也就是质粒中Sma Ⅰ酶切位点越多，G—C碱基对越多，热稳定性越高。(3)据图1可知，Sma Ⅰ切割的位点在抗生素抗性基因之中，据图2可知Sma Ⅰ切割的位点在目的基因之中，所以不能使用Sma Ⅰ切割。(4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因，在基因表达载体构建时，常形成三种连接方式，其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接，用两种限制酶可避免此类现象。(5)基因表达载体的构建过程中需加DNA连接酶，连接脱氧核糖和磷酸。(6)抗生素抗性基因属于标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(7)因为蔗糖是唯一碳源，故无重组质粒的大肠杆菌突变体不能存活(饿死)。

  16. 【答案】(1)0、2(2)高　(3)Sma Ⅰ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因　(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化　(5)DNA连接　(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞　(7)蔗糖为唯一含碳营养物质 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切割两次，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，以便于检测和筛选。

  17. 1. 苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回答下列问题。 (1)将图中①的DNA用Hind Ⅲ、BamH Ⅰ完全酶切后，反应管中有________种DNA片段。 (2)图中②表示Hind Ⅲ与BamH Ⅰ酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得________种重组质粒；如果换用Bst Ⅰ与BamH Ⅰ酶切，目的基因与质粒连接后可获得________种重组质粒。 (3)目的基因插入质粒后，不能影响质粒的________。

  18. 【解析】(1)由于BamH Ⅰ有两个酶切位点，由上图①可知，共形成四个片段；(2)同时被两种限制酶切割有两种不同的目的基因，即AB和BA，所以重组质粒有两种。Bst Ⅰ和BamH Ⅰ酶切割的末端一样，同时用这两种限制酶切割只能形成一种目的基因，所以只能形成一种重组质粒。(3)质粒要进行复制才能更多地表达出产物，所以重组之后要能复制。 【答案】 (1)4(2)21(3)复制

  19. 基因工程与蛋白质工程的操作程序 1. 基因工程的操作程序分析 (1)目的基因的获取途径 ①从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因组文库或cDNA文库获取；②人工合成目的基因：常用的方法有反转录法和化学合成法；③利用PCR技术扩增目的基因：通过PCR技术可对已获取的目的基因进行扩增，以获取大量的目的基因。

  20. (2)基因表达载体的构建

  21. (3)将目的基因导入受体细胞转化

  22. (4)目的基因的检测与鉴定

  23. 2. 基因工程与蛋白质工程的比较

  24. 基因工程中受体细胞的选择 基因工程的目的不同，可选用的受体细胞不同。 (1)培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。 (2)培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞，若选用体细胞，再通过植物组织培养，即可获得转基因植株。 (3)若生产基因工程药品，受体细胞一般选用细菌，利用细菌繁殖速度快的特点，可在短期内获得大量产品。

  25. 【例2】(2009·福建高考·T32)转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ等四种限制酶切割位点。请回答：

  26. (1)构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶________，对________进行切割。(1)构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶________，对________进行切割。 (2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有________，作为标记基因。 (3)香蕉组织细胞具有________，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的________。 【解析】获取目的基因时要保证其完整性，SmaⅠ从抗病基因中间切割破坏了其完整性，当A中含有抗卡那霉素基因时，含重组质粒(A)的香蕉细胞则可以在含有卡那霉素的培养基上分裂生长。 【答案】(1)PstⅠ、EcoR Ⅰ　含抗病基因的DNA、质粒 (2)抗卡那霉素基因 (3)全能性　脱分化、再分化

  27. 1. 使用限制酶切割目的基因和质粒时，既要保证形成相同黏性末端，又要考虑保证目的基因和质粒中的标记基因的完整性。 2. 标记基因是鉴别受体细胞中是否含目的基因的依据。利用质粒作载体时往往利用其上的某抗性基因作标记基因，又可利用其抗性在适当的选择培养基上选择培养。

  28. 2. 如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出杀虫晶体蛋白基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解。请分析回答： (1)写出b过程的表达式________________________________________________________________________。 (2)人工合成目的基因的方法有①________；②________。 (3)将目的基因和载体(质粒)结合的工具酶有________酶和________酶。 (4)科学家计划从哺乳动物的乳汁中提取某种抗体，应将控制抗体合成的基因导入该种动物的________中，导入基因成功表达的标志是________。

  29. 【解析】应用基因工程技术，从苏云金芽孢杆菌中提取杀虫晶体蛋白基因(目的基因)导入棉花细胞中形成转基因抗虫棉，Bt基因的表达使棉花细胞中合成了原毒素，使采食棉花的昆虫中毒死亡。要使某种动物的乳汁中含有某种抗体，目的基因一般导入受精卵中。这样，由此受精卵发育成的哺乳动物的所有体细胞中都含有目的基因。【解析】应用基因工程技术，从苏云金芽孢杆菌中提取杀虫晶体蛋白基因(目的基因)导入棉花细胞中形成转基因抗虫棉，Bt基因的表达使棉花细胞中合成了原毒素，使采食棉花的昆虫中毒死亡。要使某种动物的乳汁中含有某种抗体，目的基因一般导入受精卵中。这样，由此受精卵发育成的哺乳动物的所有体细胞中都含有目的基因。 【答案】(1)Bt基因mRNA原毒素(晶体蛋白)(2)①反转录法　②化学合成法　(3)限制性核酸内切　DNA连接　(4)受精卵　动物乳汁中含此种抗体

  30. 基因工程的应用及成果 1. 乳腺生物反应器与微生物生产的比较

  31. 2. 基因治疗

  32. 【例3】　最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：【例3】　最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答： (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是________。 (2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入________中，原因是________________________________________________________________________。 (3)通常采用________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。 (4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的________细胞中特异表达。 (5)为使外源基因在后代长期保存，可将转基因小鼠体细胞的________转入________细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个性。该技术称为________。

  33. 【解析】本题考查基因工程的有关操作。基因工程是指通过人工的方法，将控制生物性状的基因有目的地导入某一生物，使该基因能够在受体中大量地表达的一项技术。将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法，由于受精卵全能性最高，可以发育成一个完整的个体，因此常用作受体细胞。基因检测常用的方法是DNA分子杂交技术，该技术特异性强，而且非常灵敏。为长期保存目的基因，可以采用克隆的办法，该方法中所采用的受体细胞一般是去核卵细胞，这是因为卵细胞比较大，容易操作，而且卵细胞营养丰富，容易发育成新个体。【解析】本题考查基因工程的有关操作。基因工程是指通过人工的方法，将控制生物性状的基因有目的地导入某一生物，使该基因能够在受体中大量地表达的一项技术。将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法，由于受精卵全能性最高，可以发育成一个完整的个体，因此常用作受体细胞。基因检测常用的方法是DNA分子杂交技术，该技术特异性强，而且非常灵敏。为长期保存目的基因，可以采用克隆的办法，该方法中所采用的受体细胞一般是去核卵细胞，这是因为卵细胞比较大，容易操作，而且卵细胞营养丰富，容易发育成新个体。 【答案】(1)显微注射法 (2)受精卵(或早期胚胎)　受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达 (3)DNA分子杂交(核酸探针) (4)膀胱上皮　(5)细胞核　去核的卵　核移植(或克隆)

  34. 【友情提示】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的分子机理，基因治疗只处于初期的临床试验阶段。【友情提示】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的分子机理，基因治疗只处于初期的临床试验阶段。 本部分内容的复习应结合DNA的分子结构从多个角度去理解、比较。各个概念，各个操作步骤，尤其要理解和弄懂基因工程的操作工具，提取目的基因的方法，构建基因表达载体和目的基因导入受体细胞的途径。

  35. 3. 生物学家通过基因工程培育出了能够通过乳房生物反应器生产人的血清蛋白。 (1)基因工程的基本操作工具为： ①“分子手术刀”____________________________； ②“分子缝合针”________________________________； ③“分子运输车”________________________________。 (2)操作步骤：从人的________获取目的基因；目的基因与________结合构建基因表达载体；在基因表达载体中还应插入________和终止子。然后把基因表达载体导入牛的________，通过发育形成的牛体细胞含人的________，成熟的牛产的牛奶中含有________，证明基因操作成功。 【解析】以基因工程应用为背景考查基因工程的操作工具及操作步骤。 【答案】(1)①限制性核酸内切酶(或限制酶)　②DNA连接酶　③基因进入受体细胞的载体　(2)基因组文库　载体　启动子　受精卵　血清蛋白基因　人的血清蛋白

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