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1、第第4242讲讲 基因工程基因工程第第4343讲讲 克隆技术克隆技术第第4444讲讲 胚胎工程胚胎工程第第4545讲讲 生物技术的安全性和伦生物技术的安全性和伦理问题理问题第第4646讲讲 生态工程生态工程第十四单元现代生物科技第十四单元现代生物科技专题专题新课标新课标第十四单元现代生物科技第十四单元现代生物科技专题专题第十四单元第十四单元 课标考纲展示课标考纲展示课标考纲展示考试说明考试说明考向追踪考向追踪41基因工程基因工程(1)基因工程的诞生基因工程的诞生()(2)基因工程的原理及技基因工程的原理及技术术()(3)基因工程的应用基因工程的应用()(4)蛋白质工程蛋白质工程()1.以基因工
2、程为主干知识，涉及考查基因表以基因工程为主干知识，涉及考查基因表达、克隆技术、胚胎工程及安全性等综合知达、克隆技术、胚胎工程及安全性等综合知识；识；2.基因工程在农业、动物品种改良、药物生基因工程在农业、动物品种改良、药物生产、疾病的治疗和诊断中的应用也是常考的产、疾病的治疗和诊断中的应用也是常考的内容；内容；3.基因工程也常常和植物组织培养结合在一基因工程也常常和植物组织培养结合在一起，进行综合考查起，进行综合考查 第十四单元第十四单元 课标考纲展示课标考纲展示42 克隆技术克隆技术(1)植物的组织培养植物的组织培养()(2)动物的细胞培养与体动物的细胞培养与体细胞克隆细胞克隆()(3)细胞
3、融合与单克隆抗细胞融合与单克隆抗体体() 1.以农作物为新情境材料综合考查植物的以农作物为新情境材料综合考查植物的组织培养及其应用；组织培养及其应用； 2.植物细胞工程的命题方向往往与植物细植物细胞工程的命题方向往往与植物细胞的结构和功能、植物细胞的全能性等知识胞的结构和功能、植物细胞的全能性等知识相结合，在生产实践应用背景下进行综合考相结合，在生产实践应用背景下进行综合考查；查； 3.以人类健康为材料考查动物细胞工程以人类健康为材料考查动物细胞工程的应用的应用43胚胎工程胚胎工程 (1)动物胚胎发育的基本过动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础程与胚胎工程的理论基础() (2)胚胎干细胞
4、的移植胚胎干细胞的移植()(3)胚胎工程的应用胚胎工程的应用()以动物的培育及人类健康为新情境材料以动物的培育及人类健康为新情境材料，本考点的考查主要集中在相关技术的应，本考点的考查主要集中在相关技术的应用、原理和方法等方面，多与基因工程相用、原理和方法等方面，多与基因工程相结合考查转基因动物培养过程中涉及的技结合考查转基因动物培养过程中涉及的技术，题型主要是非选择题术，题型主要是非选择题第十四单元第十四单元 课标考纲展示课标考纲展示第十四单元第十四单元 课标考纲展示课标考纲展示44 生物技术的安全性和伦理问题生物技术的安全性和伦理问题(1)转基因生物的安全性转基因生物的安全性()(2)生物武
5、器对人类的威胁生物武器对人类的威胁()(3)生物技术中的伦理问题生物技术中的伦理问题()本考点常与基因工程结合起来考，本考点常与基因工程结合起来考，多以选择题形式出现。但近多以选择题形式出现。但近3年理年理综试卷还未出现过综试卷还未出现过45 生态工程生态工程(1)简述生态工程的原理简述生态工程的原理()(2)生态工程的实例生态工程的实例()以生态农业及环境保护的问题结以生态农业及环境保护的问题结合新农村建设、生态农业等，合新农村建设、生态农业等， 是新是新课标高考的命题趋势课标高考的命题趋势实实验验DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定本实验多以选择题形式出现，考本实验多以选择题形式出现，考查操
6、作步骤查操作步骤第十四单元第十四单元 知识系统总览知识系统总览知识系统总览第十四单元第十四单元 高考纵览高考纵览高考纵览考点考点2009年年2010年年2011年年基因基因工程工程安徽卷安徽卷4(选择选择)、山东、山东卷卷35(非选择非选择)、福建、福建卷卷32(非选择非选择)福建卷福建卷32(非选非选择择)、全国卷、全国卷5(选择选择)、海南卷、海南卷26(非选择非选择)、天、天津卷津卷7(非选择非选择)天津卷天津卷5(选择选择)、山东卷、山东卷35(非选择非选择)、安徽卷、安徽卷31(非选择非选择)、海南卷、海南卷31(非非选择选择)、北京卷、北京卷31(非选非选择择)、江苏卷、江苏卷33
7、(非选择非选择) 细胞细胞工程工程山东卷山东卷35(非选择非选择)、江苏卷江苏卷32(非选择非选择)、浙江卷浙江卷1(选择选择)全国新课标全国新课标38(非选择非选择)、福建、福建卷卷32(非选择非选择)、浙江卷浙江卷4(选择选择)天津卷天津卷8(非选择非选择)、安徽、安徽卷卷31(非选择非选择)、浙江卷、浙江卷31(非选择非选择)胚胎工程胚胎工程宁夏卷宁夏卷41(非选择非选择)、江苏卷江苏卷8(选择选择)、广、广东卷东卷38(非选择非选择)海南海南卷卷26(非选择非选择)海南卷海南卷26(非选择非选择)、山东卷、山东卷35(非选非选择择)、江苏卷、江苏卷16(选选择择)福建卷福建卷32(非选
8、择非选择)、山东卷山东卷35(非选择非选择)、广东卷广东卷3(选择选择)、江、江苏卷苏卷18(选择选择)、浙江、浙江卷卷2(选择选择) 生物技术生物技术的安的安全性和伦全性和伦理问题理问题无无江苏卷江苏卷18(选择选择)无无生态工程生态工程山东卷山东卷4(选择选择)无无新课标卷新课标卷40第十四单元第十四单元 高考纵览高考纵览第十四单元第十四单元 使用建议使用建议使用建议1 1复习的要点应从以下几个方面入手：复习的要点应从以下几个方面入手：(1)(1)鉴于课程标准要求和各省市高考答案大多是了解水平，鉴于课程标准要求和各省市高考答案大多是了解水平，复习中要避免讲得过深过细过专。复习中要避免讲得过
9、深过细过专。(2)(2)重视现代生物科技的基本概念、原理和过程的教学，重视现代生物科技的基本概念、原理和过程的教学，避免变成泛泛的科普介绍。如基因工程、蛋白质工程、细胞工避免变成泛泛的科普介绍。如基因工程、蛋白质工程、细胞工程、胚胎工程的基本概念、原理和过程等。程、胚胎工程的基本概念、原理和过程等。(3)(3)注意建立起各专题知识间的相关联系，以达到知识的注意建立起各专题知识间的相关联系，以达到知识的融汇贯通、加强知识的理解与应用。如以考查基因工程为主干融汇贯通、加强知识的理解与应用。如以考查基因工程为主干知识时，往往会穿插细胞工程和胚胎工程的内容在其中。知识时，往往会穿插细胞工程和胚胎工程的
10、内容在其中。第十四单元第十四单元 使用建议使用建议(4)(4)要注意不同知识的比较与综合。如比较要注意不同知识的比较与综合。如比较DNADNA聚合酶和聚合酶和DNADNA连接酶的异同；分析基因工程与蛋白质工程的差异；细胞工连接酶的异同；分析基因工程与蛋白质工程的差异；细胞工程中植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系，动物细胞程中植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系，动物细胞培养与体细胞克隆的区别与联系，植物组织培养与动物细胞培培养与体细胞克隆的区别与联系，植物组织培养与动物细胞培养条件的区别；胚胎工程中精子和卵子的产生过程的比较等。养条件的区别；胚胎工程中精子和卵子的产生过程的比较等。而
11、具体的综合复习比较方法，可以帮助学生挖掘本专题与模块而具体的综合复习比较方法，可以帮助学生挖掘本专题与模块内其他专题内容的联系等。如：内其他专题内容的联系等。如：第十四单元第十四单元 使用建议使用建议专题专题内容内容必修中相关内容必修中相关内容各专题间内容的联系与比各专题间内容的联系与比较较基因基因工程工程酶的特性、酶的特性、DNA分子的结构和功能、基分子的结构和功能、基因与性状的关系、因与性状的关系、DNA是主要的遗传物是主要的遗传物质、基因重组及其意义、生物变异在育质、基因重组及其意义、生物变异在育种上的应用、基因工程及其应用种上的应用、基因工程及其应用转基因植物的培养与植物转基因植物的培
12、养与植物组织培养；转基因动物受组织培养；转基因动物受体细胞的培养与动物细胞体细胞的培养与动物细胞培养；转基因动物的培育培养；转基因动物的培育与胚胎移植技术；克隆动与胚胎移植技术；克隆动物与胚胎移植技术；克隆物与胚胎移植技术；克隆动物与胚胎分割技术；动动物与胚胎分割技术；动物细胞核移植与胚胎早期物细胞核移植与胚胎早期培养；基因工程与转基因培养；基因工程与转基因生物和转基因食品的安全生物和转基因食品的安全性等性等蛋白蛋白质工质工程程蛋白质的结构和功能、基因指导蛋白质蛋白质的结构和功能、基因指导蛋白质的合成、中心法则的合成、中心法则细胞细胞工程工程细胞的结构、细胞的分化、细胞的全能细胞的结构、细胞的
13、分化、细胞的全能性、植物的激素调节、免疫调节性、植物的激素调节、免疫调节胚胎胚胎工程工程配子的形成过程、受精作用、脊椎动物配子的形成过程、受精作用、脊椎动物生命活动的调节生命活动的调节第第4242讲讲 基因工程基因工程考点自主梳理 知识点一知识点一DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具1 1限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“_”“_”：能够识别双：能够识别双链链DNADNA分子的某种分子的某种_的核苷酸序列，并且使每一条链中的核苷酸序列，并且使每一条链中_部位的两个核苷酸之间的部位的两个核苷酸之间的_断开。断开。2 2DNADNA连接酶连接酶“_”“_”： 恢复被限制酶恢复被限制酶切
14、开了的两个核苷酸之间的切开了的两个核苷酸之间的_。3 3载体载体“_”“_”：基因工程常用的载体：基因工程常用的载体有：有：_、_和和_等。最早应用的载等。最早应用的载体是体是_，它是细菌细胞中的一种很小的双链，它是细菌细胞中的一种很小的双链_DNA_DNA分分子。子。分子手术刀分子手术刀 特定特定 第第4242讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 特定特定 磷酸二酯键磷酸二酯键 分子缝合针分子缝合针 磷酸二酯键磷酸二酯键 分子运输车分子运输车 质粒质粒 噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物 动植物病毒动植物病毒 质粒质粒 环状环状 问题导思问题导思 基因操作过程中，只用到限制性内切酶和基因操作过程中，只用
15、到限制性内切酶和DNADNA连接连接酶吗？酶吗？ 问题导思问题导思 在基因操作过程中，除了以上两种酶以外，还要在基因操作过程中，除了以上两种酶以外，还要用一系列其他酶类，才能完成全过程，如逆转录酶等等，这些用一系列其他酶类，才能完成全过程，如逆转录酶等等，这些酶都有各自特殊的功能，可以根据不同的需要选用。酶都有各自特殊的功能，可以根据不同的需要选用。第第4242讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 知识点二基因工程概念及基本操作程序知识点二基因工程概念及基本操作程序1 1基因工程原理：是指按照人们的愿望，进行严格的设计，基因工程原理：是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过通过_重组技术和转基因等技
16、术，赋予生物以新的遗传重组技术和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物特性，创造出更符合人们需要的新的生物_和生物和生物_。由于基因工程是在。由于基因工程是在DNADNA分子水平上进行设计和施工分子水平上进行设计和施工的，因此又叫的，因此又叫_。2 2基因工程的基本操作程序：基因工程的基本操作程序：_、_、_、_。(1)(1)基因文库包括基因文库包括_和和_两种类型。两种类型。(2)(2)利用利用PCRPCR技术技术_目的基因。目的基因。(3)(3)基因表达载体的构建：组成：基因表达载体的构建：组成：_启动子终止子启动子终止子_。第第4242讲讲 考点自主梳理考点
17、自主梳理 体外体外DNA 类型类型 产品产品 DNADNA重组技术重组技术 目的基因的获取目的基因的获取 基因表达载体的构建基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达 cDNA文库文库 基因组文库基因组文库 扩增扩增 目的基因目的基因 标记基因标记基因 (4)(4)将目的基因导入将目的基因导入_细胞。细胞。导入植物细胞：采用最多的方法是导入植物细胞：采用最多的方法是_，其次，其次还有还有_和和_等。等。该方法主要针对该方法主要针对_植物和植物和_植物，而对大多数植物，而对大多数_植物无效。植物无效。导入动物细胞：最常用的方法是导入
18、动物细胞：最常用的方法是_。此方法。此方法的受体细胞多是的受体细胞多是_。导入微生物细胞：最常用的原核细胞是导入微生物细胞：最常用的原核细胞是_；采用；采用的方法是的方法是_。(5)(5)目的基因的检测和目的基因的检测和_。第第4242讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 受体受体 农杆菌转化法农杆菌转化法 基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法 双子叶双子叶 裸子裸子 单子叶单子叶 显微注射技术显微注射技术 受精卵受精卵 大肠杆菌大肠杆菌 转化法转化法 表达表达 问题导思问题导思 为何要构建基因表达载体？为何要构建基因表达载体？ 问题导思问题导思 由于单独的由于单独的DNADNA片段片段目的基
19、因是不能稳定遗传目的基因是不能稳定遗传的，因此若要使目的基因在受体细胞中保持稳定和表达，就需的，因此若要使目的基因在受体细胞中保持稳定和表达，就需要将目的基因与相应载体结合，形成重组结构，即基因表达载要将目的基因与相应载体结合，形成重组结构，即基因表达载体。以保证目的基因导入相应受体细胞后，一方面能稳定存在体。以保证目的基因导入相应受体细胞后，一方面能稳定存在并遗传；另一方面，能表达和发挥作用。基因表达载体的组成并遗传；另一方面，能表达和发挥作用。基因表达载体的组成必须要有目的基因、启动子、终止子和标记基因等。必须要有目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 第第4242讲讲 考点自主梳理考点自
20、主梳理 知识点三蛋白质工程知识点三蛋白质工程1 1蛋白质工程是指以蛋白质工程是指以_作为基础，通过作为基础，通过_，对现有蛋白质进行，对现有蛋白质进行_，或制造一种，或制造一种_，以满足人类的生，以满足人类的生产和生活的需求产和生活的需求( (基因工程在原则上只能生产基因工程在原则上只能生产_的的蛋白质蛋白质) )。2 2蛋白质工程的程序蛋白质工程的程序第第4242讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系 基因修饰或基因合成基因修饰或基因合成 改造改造 新的蛋白质新的蛋白质 自然界已存在自然界已存在 氨基酸氨基酸 问题导思问题
21、导思 利用基因工程如何实现动物乳腺生物反应器利用基因工程如何实现动物乳腺生物反应器的操作过程？的操作过程？ 问题导思问题导思 操作过程大致归纳为：获取目的基因操作过程大致归纳为：获取目的基因构建构建基因表达载体基因表达载体显微注射导入哺乳动物受精卵中显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体动物将胚胎送入母体动物发育成转基因动物发育成转基因动物( (只有在产下的雌性只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达个体中，转入的基因才能表达) )。第第4242讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究 探究考向一探究考向一DNADNA重组技术的基本工具及
22、作用特点重组技术的基本工具及作用特点 考向互动探究 1限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 (1)作用：用于获取目的基因和切割运载体。作用：用于获取目的基因和切割运载体。 (2)特点：具有专一性，表现在两个方面：特点：具有专一性，表现在两个方面： 识别双链识别双链DNA中特定核苷酸序列。中特定核苷酸序列。 切割特定序列中的特定位点，特定序列表现为中心对切割特定序列中的特定位点，特定序列表现为中心对称，如称，如EcoR酶的切割序列酶的切割序列(如图如图421)(3)(3)产物：用限制性核酸内切酶切割形成的新链有两种：即黏产物：用限制性核酸内切酶切割形成的新链有两种：即黏性末端和平末端。性末端和平末端
23、。 黏性末端：是限制酶在识别序列的中心轴线两侧将黏性末端：是限制酶在识别序列的中心轴线两侧将DNADNA的的两条链分别切开形成的，如图两条链分别切开形成的，如图422422所示：所示：第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究 平末端：是限制酶在识别序列的中心轴线处切开形成的。平末端：是限制酶在识别序列的中心轴线处切开形成的。如图如图423423所示：所示： 第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究2DNA连接酶连接酶3 3DNADNA连接酶、连接酶、DNADNA聚合酶、解旋酶及限制酶等各种酶的聚合酶、解旋酶及限制酶等各种酶的比较比较第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究第第4242讲讲
24、 考向互动探究考向互动探究4.4.载体载体 (1) (1)作用作用 作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 (2) (2)具备的条件具备的条件 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。 具有某些遗传标记基因，以便进行筛选。具有某些遗传标记基因，以便进行筛选。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究【说明说明】1 1不能将与遗传有关的酶等同于基因工程中
25、的酶不能将与遗传有关的酶等同于基因工程中的酶与遗传有关的酶，通常指自然条件下，遗传信息传递及表达过与遗传有关的酶，通常指自然条件下，遗传信息传递及表达过程中的相关酶。广义地讲，包括与遗传物质复制的相关酶和与程中的相关酶。广义地讲，包括与遗传物质复制的相关酶和与基因表达基因表达( (转录和翻译转录和翻译) )的相关酶；狭义地说，与遗传有关的酶的相关酶；狭义地说，与遗传有关的酶仅指与遗传物质复制有关的酶。仅指与遗传物质复制有关的酶。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究基因工程中的酶，通常指在人工操纵基因的过程中涉及的酶。基因工程中的酶，通常指在人工操纵基因的过程中涉及的酶。有狭义和广义两种：
26、狭义地讲，指的是基因工程中的工具酶，有狭义和广义两种：狭义地讲，指的是基因工程中的工具酶，即即DNADNA限制性内切酶限制性内切酶( (简称限制酶简称限制酶) )和和DNADNA连接酶，也是基因工程连接酶，也是基因工程中一定要有的两种酶；广义地说，除工具酶外，与人工合成目中一定要有的两种酶；广义地说，除工具酶外，与人工合成目的基因有关的酶、的基因有关的酶、DNADNA扩增过程中涉及的酶，甚至于基因表达扩增过程中涉及的酶，甚至于基因表达的相关酶，都可以认为与之相关。的相关酶，都可以认为与之相关。2 2不能把基因工程中的不能把基因工程中的“工具工具”等同于等同于“工具酶工具酶”基因工程中的工具包括
27、：基因的基因工程中的工具包括：基因的“剪刀剪刀”( (限制酶限制酶) )、基因的、基因的“针线针线”(DNA(DNA连接酶连接酶) )和基因的和基因的“运载工具运载工具”( (运载体运载体) )。其中，。其中，运载体是必需的工具，却不是酶，通常利用处理过的病毒运载体是必需的工具，却不是酶，通常利用处理过的病毒DNADNA或者质粒或者质粒DNADNA分子作为运载的工具。分子作为运载的工具。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究例例1下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是()ADNA连接酶最初是从人体细胞中发现的连接酶最初是从人体细胞中发现的B限制酶的切口一定是限制酶的切口一定是GAATTC
28、碱基序列碱基序列C质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体D利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为可称为“克隆克隆” 答案答案 D D 解析解析 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能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在特定的切点上切割DNADNA分子，细胞中有多种限制酶，不同的分子，细胞中有多种限制酶，不同的限制酶的切口是不同的。质粒是基因工程中常用的运载体，但限制酶的切口是不同的。质粒是基因工程中常用的运载体，但不是唯一的。不是唯一的。第
29、第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究 规律方法规律方法 限制酶切割的是磷酸二酯键，而限制酶切割的是磷酸二酯键，而DNADNA连接酶连接的连接酶连接的正是两个断开此键的正是两个断开此键的DNADNA片段。片段。“分子运输车分子运输车”是目的基因进是目的基因进入受体细胞的载体，它具有的若干特点是基因工程鉴定、选择入受体细胞的载体，它具有的若干特点是基因工程鉴定、选择、表达的关键，可以说没有它，目的基因即使进入受体细胞，、表达的关键，可以说没有它，目的基因即使进入受体细胞，也难以稳定保存，更谈不上复制和表达。也难以稳定保存，更谈不上复制和表达。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究 互动探究
30、互动探究 如果把如果把D D选项改为选项改为“利用大肠杆菌在宿主细胞内对利用大肠杆菌在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆克隆”对吗？对吗？ 互动探究互动探究 不对，大肠杆菌是细菌，不是质粒，不可以作运不对，大肠杆菌是细菌，不是质粒，不可以作运载体。载体。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究变式题变式题20112011深圳联考深圳联考 ( (双选双选) )下列关于限制酶的说法不下列关于限制酶的说法不正确的是正确的是( () )A A限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B B自然界中限制酶的天
31、然作用是用来提取目的基因自然界中限制酶的天然作用是用来提取目的基因C C不同的限制酶切割不同的限制酶切割DNADNA的切点不同的切点不同D D一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 答案答案 AB AB 解析解析 限制酶主要存在于各种微生物中，而高等生物中则很限制酶主要存在于各种微生物中，而高等生物中则很少。自然界中的限制酶主要用来切割外来的少。自然界中的限制酶主要用来切割外来的DNADNA，进行自我保，进行自我保护。护。 第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究 探究考向二基因工程的基本操作程序探究考向二基因工程的基本操作程序1 1目的基因的获取目的基
32、因的获取(1)(1)从基因文库从基因文库( (基因组文库或基因组文库或cDNAcDNA文库文库) )中获取中获取 第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究文库类型文库类型cDNA文库文库基因组文库基因组文库 文库大小文库大小小小大大 基因中启动子基因中启动子无无有有 基因中内含子基因中内含子无无有有 基因多少基因多少某种生物的部分基因某种生物的部分基因某种生物的全部基因某种生物的全部基因 物种之间的基因交流物种之间的基因交流可以可以部分基因可以部分基因可以 说明说明从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性点是工作量
33、大，具有一定的盲目性根据基因的有关信息：基因的核苷酸序列、基因在染色体上的根据基因的有关信息：基因的核苷酸序列、基因在染色体上的位置、基因的转录产物位置、基因的转录产物mRNAmRNA、基因的翻译产物蛋白质等可获取、基因的翻译产物蛋白质等可获取目的基因。目的基因。(2)(2)利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因PCRPCR技术是利用技术是利用DNADNA双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不断双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不断地加以复制，使其数量呈指数方式增加。地加以复制，使其数量呈指数方式增加。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究第第4242讲讲 考向互动探究考向互动
34、探究DNA复制与复制与PCR技术的比较技术的比较 DNA复制复制PCR技术技术 场所场所细胞核内细胞核内生物体外生物体外 原理原理碱基互补配对碱基互补配对碱基互补配对碱基互补配对酶酶DNA聚合酶、解旋酶聚合酶、解旋酶热稳定热稳定DNA聚合酶聚合酶(Taq)酶酶 条件条件模板、模板、ATP、引物链、常温、引物链、常温模板、模板、ATP、引物链、温度变化、引物链、温度变化(909555607075) 原料原料四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 特点特点形成的是整个形成的是整个DNA分子，分子，一个细胞周期只复制一次一个细胞周期只复制一次短时间内形成含有大量目的基因的短时间内形
35、成含有大量目的基因的DNA片段片段 2.2.基因表达载体的构建：基因表达载体的构建：构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。其，并可以遗传给下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。其构成如图构成如图424424：第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究(1)(1)启动子：是一段有特殊结构的启动子：是一段有特殊结构的DNADNA片段，位于基因的首端，片段，位于基因的首端，是是RNARNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNAmR
36、NA，最，最终获得所需的蛋白质。终获得所需的蛋白质。 (2)(2)终止子：也是一段有特殊结构的终止子：也是一段有特殊结构的DNADNA片段，位于基因的片段，位于基因的尾端，能使转录在所需的地方停止下来。尾端，能使转录在所需的地方停止下来。(3)(3)标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基标记基因的作用：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。常用的标记基因是因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。抗生素基因。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究(4)(4)基因表达载体的构建方法：同种限制酶基因表达载体的构建方法：同种限
37、制酶( (为了防止载体和目为了防止载体和目的基因的任意连接，也可以用不同的限制酶切割载体和目的基的基因的任意连接，也可以用不同的限制酶切割载体和目的基因因) )分别切割载体和目的基因，再用分别切割载体和目的基因，再用DNADNA连接酶把两者连接。连接酶把两者连接。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究(2)(2)将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞显微注射技术是转基因动物中采用最多，也是最为有效的一种显微注射技术是转基因动物中采用最多，也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。将目的基因导入动物细胞的方法。(3)(3)将目的基因导入微
38、生物细胞将目的基因导入微生物细胞原核生物原核生物( (如大肠杆菌如大肠杆菌) )作为受体细胞的优点是：繁殖速度快、作为受体细胞的优点是：繁殖速度快、容易培养，多为单细胞，遗传物质相对较少等。容易培养，多为单细胞，遗传物质相对较少等。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究大肠杆菌等细菌的细胞壁成分主要是肽聚糖，因此一般先用大肠杆菌等细菌的细胞壁成分主要是肽聚糖，因此一般先用Ca2处理，以增加细菌细胞壁的通透性。大肠杆菌细胞最常处理，以增加细菌细胞壁的通透性。大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用用的转化方法是：首先用Ca2处理细胞，使细胞处于一种能处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中吸收
39、周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为感受态分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。第二步是将重组表达载体细胞。第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分分子，完成转化过程。子，完成转化过程。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究4 4目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究类型类型步骤步骤检测内容检测内容方法方法结果显示结果显示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入受体细胞进入受体细胞DNA分子杂交
40、分子杂交(DNA和和DNA之之间间)是否成功显示是否成功显示出杂交带出杂交带 第二步第二步目的基因是否目的基因是否转录出转录出mRNA分子杂交技术分子杂交技术(DNA和和mRNA之间之间)是否成功显示是否成功显示出杂交带出杂交带 第三步第三步目的基因是否目的基因是否翻译出蛋白质翻译出蛋白质抗原抗原抗体杂交抗体杂交是否成功显示是否成功显示出杂交带出杂交带 【知识拓展知识拓展】PCRPCR扩增是获取目的基因的一种非常有用的方法，也是进行分扩增是获取目的基因的一种非常有用的方法，也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。PCRPCR反应包括以下几个主反应包括以下几个主
41、要过程：要过程：第一步：将反应体系第一步：将反应体系( (包括双链模板、引物、耐高温的包括双链模板、引物、耐高温的DNADNA聚合聚合酶、四种脱氧核糖核苷酸以及酶促反应所需的离子等酶、四种脱氧核糖核苷酸以及酶促反应所需的离子等) )加热至加热至909095 95 ，使双链，使双链DNADNA模板两条链之间的氢键打开，变成单链模板两条链之间的氢键打开，变成单链DNADNA，作为互补链聚合反应的模板。，作为互补链聚合反应的模板。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究第二步：将反应体系降温至第二步：将反应体系降温至5560 ，使两种引物分别与模，使两种引物分别与模板板DNA链链3端的互补序列互补
42、配对，这个过程称为复性。端的互补序列互补配对，这个过程称为复性。第三步：将反应体系升温至第三步：将反应体系升温至7075 ，在耐高温的，在耐高温的DNA聚合聚合酶催化作用下，将与模板互补的单个核苷酸加到引物所提供的酶催化作用下，将与模板互补的单个核苷酸加到引物所提供的3OH上，使上，使DNA链延伸，产生一条与模板链互补的链延伸，产生一条与模板链互补的DNA链链。上述三步反应完成后，一个上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个分子就变成了两个DNA分子分子，随着重复次数的增多，随着重复次数的增多，DNA分子就以分子就以2n的形式增加。的形式增加。PCR的反应过程都是在的反应过程都是在PCR
43、扩增仪中完成的。扩增仪中完成的。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究例例2 220112011浙江卷浙江卷 将将 ada(ada(腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因) )通过质粒通过质粒pET28bpET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是的是( () )A A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaada
44、D D每个插入的每个插入的adaada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 答案答案CC第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究解析解析 本题所考查的知识点是基因工程的有关内容。本题所考查的知识点是基因工程的有关内容。 由题目由题目可知，可知，ada通过质粒通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶，说明每个大肠杆菌细胞至少含有一个重组质粒，一个重氨酶，说明每个大肠杆菌细胞至少含有一个重组质粒，一个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶的识别位点，组质粒至少含一个限制性核酸内切酶的识别位点，A、B正确正确；每个限制性核酸内切酶的识别位
45、点只能插入一个；每个限制性核酸内切酶的识别位点只能插入一个ada，C错错误；插入的误；插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D正确。正确。 解题技巧解题技巧 用人工的方法使体外重组的用人工的方法使体外重组的DNADNA分子转移到受体细分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。注意题干关键词胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。注意题干关键词是目的基因和体细胞。是目的基因和体细胞。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究变式题变式题20122012肇庆模拟肇庆模拟 ( (双选双选) )如图如图425425所示甲、乙表示所示甲、乙表示从细菌细胞中
46、获取目的基因的两种方法，以下说法中正确的是从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中正确的是( () )A A甲方法可建立该细菌的基因组文库甲方法可建立该细菌的基因组文库B B乙方法可建立该细菌的乙方法可建立该细菌的cDNAcDNA文库文库C C甲方法要以脱氧核苷酸为原料甲方法要以脱氧核苷酸为原料D D乙方法不需要逆转录酶参与乙方法不需要逆转录酶参与第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究 答案答案 AB AB 解析解析 首先要知道甲图描述的为该细菌的基因组文库，只要首先要知道甲图描述的为该细菌的基因组文库，只要利用利用DNADNA限制性核酸内切酶将其原有的限制性核酸内切酶将其原有的DN
47、ADNA切断即可，不需要以切断即可，不需要以脱氧核苷酸为原料。乙图描述的为细菌的部分基因文库。乙方脱氧核苷酸为原料。乙图描述的为细菌的部分基因文库。乙方法需要逆转录酶参与，并需要以脱氧核苷酸为原料法需要逆转录酶参与，并需要以脱氧核苷酸为原料。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究 探究考向三基因工程的应用及蛋白质工程探究考向三基因工程的应用及蛋白质工程1 1基因工程的应用基因工程的应用(1)(1)植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。因改良植物的品质。(2)(2)动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、
48、用动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。转基因动物生产药物。(3)(3)基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。达产物发挥作用。2 2基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗(1)(1)基因诊断基因诊断第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究 方法：方法：DNA分子杂交法分子杂交法(即即DNA探针法探针法)：首先提取受体细：首先提取受体细胞中的胞中的DNA，然后高温解成单链，再与同位素标记的，然后高温解成单链，再与同位素标记的DNA探探针杂交；该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链针杂
49、交；该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单链的解开，把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。或基因。抗原抗体杂交：所用到的抗体是将目的基因表达出的蛋白质抗原抗体杂交：所用到的抗体是将目的基因表达出的蛋白质注射入动物体内进行免疫，随之产生并提取出的相应抗体。注射入动物体内进行免疫，随之产生并提取出的相应抗体。第第4242讲讲 考向互动探究考向互动探究步骤：抽取病人的组织或体
50、液作为化验样品步骤：抽取病人的组织或体液作为化验样品将样品中的将样品中的DNA分离出来分离出来用化学法或热处理法使样品用化学法或热处理法使样品DNA解旋解旋将事将事先制作好的先制作好的DNA探针引入化验样品中探针引入化验样品中这些已知的经过标记这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补链，并与之结合的探针能够在化验样品中找到互补链，并与之结合(杂交杂交)在一在一起，找不到互补链的起，找不到互补链的DNA探针，则可以被洗脱。这样通过遗探针，则可以被洗脱。这样通过遗留在样品中的标记过的留在样品中的标记过的DNA探针进行基因分析，就能检测出探针进行基因分析，就能检测出病人所得的病。病人所得的病