高考

生物江蘇省專用專題25基因工程與蛋白質工程考點一基因工程的原理與技術一、基因工程的概念1.概念:按照人們的愿望,進行嚴格的設計,并通過體外DNA重組和轉基因

等技術,賦予生物以新的遺傳特性,從而創造出更符合人們需要的新的生

物類型和生物產品。2.優點(1)與雜交育種相比:克服了①

遠緣雜交不親和

的障礙。(2)與誘變育種相比:可②

定向

改造生物的遺傳性狀。二、基因工程的工具1.限制性核酸內切酶(簡稱限制酶)(1)來源:主要從原核生物中分離純化出來?？键c清單(2)特點:能夠識別雙鏈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③

磷酸二酯鍵

斷開。(3)結果:產生黏性末端或平末端。提示限制酶具有特異性,即一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列,并

在特定的位點上進行切割。限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物

DNA分子中不存在該酶的識別序列或識別序列已經被修飾。2.DNA連接酶(1)作用:將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復被限制酶切開的兩個核苷酸

間的磷酸二酯鍵。種類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源④

大腸桿菌

⑤

T4噬菌體

特點只“縫合”⑥

黏性

末端黏性末端和平末端都可“縫合”(2)種類3.載體(1)條件

(2)種類

(3)作用:攜帶外源DNA片段進入受體細胞。(4)特點:可在細胞中進行自我復制或整合到染色體DNA上,隨染色體

DNA進行同步復制。方法

(1)從基因文庫中獲取三、基因工程的基本操作程序1.目的基因的獲取基因文庫類型基因組文庫部分基因文庫(如cDNA文庫)構建基因文庫的過程某種生物全部DNA

許多DNA片段

受體菌群體某種生物發育的某個時期的

mRNA

cDNA片段

受體菌群體(2)人工合成a.通過DNA合成儀用化學方法人工合成:適用于核苷酸序列已知,且核苷

酸數目較少的基因。b.利用mRNA逆轉錄合成。(3)利用PCR技術擴增a.原理:DNA復制

過程說明圖解變性當溫度上升到90℃以上時,雙鏈DNA相互分離成為單鏈

復性溫度下降到55℃,兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合

延伸72℃左右時,Taq酶有最大活性,可使DNA新鏈由5'端向3'端延伸

b.PCR過程c.結果:上述三步反應完成后,一個DNA分子就變成了兩個DNA分子,隨

著重復次數的增多,DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反應過程都是

在PCR擴增儀中完成的。2.基因表達載體的構建——基因工程的核心(1)目的:使目的基因在受體細胞中穩定存在,并且可以遺傳給下一代,同時

使目的基因能夠表達和發揮作用。(2)基因表達載體的構成(3)建過程

生物種類植物細胞動物細胞微生物細胞常用方法

農桿菌轉化法

顯微注射法

Ca2+參與的轉化法

受體細胞體細胞受精卵原核細胞轉化過程將目的基因插入Ti質粒

的T-DNA上→導入農

桿菌→侵染植物細胞

→整合到受體細胞的

染色體DNA上→表達基因表達載體

受精卵

新性狀個體Ca2+處理細胞→感受態細胞→重組表達載體與感受態細胞混合→感受態細胞吸收DNA分子3.將目的基因導入受體細胞4.目的基因的檢測與鑒定

考點二基因工程的應用與發展一、動物基因工程與植物基因工程1.動物基因工程:用于提高動物生長速度從而提高產品產量;用于改善畜

產品品質;用轉基因動物生產藥物;用轉基因動物作器官移植的供體等。2.植物基因工程:培育抗蟲轉基因植物、抗病轉基因植物和抗逆轉基因

植物;利用轉基因改良植物的品質。特別關注(1)抗蟲棉的培育a.目的基因:Bt毒蛋白基因b.抗蟲原理:Bt毒蛋白水解成的多肽與腸上皮細胞上的受體特異性結合,

會導致細胞膜穿孔,細胞腫脹裂解,最后造成害蟲死亡。注:Bt毒蛋白基因來自蘇云金芽孢桿菌。c.受體細胞

d.方法:花粉管通道法(也可用農桿菌轉化法或基因槍法)(2)生物反應器a.外源基因:藥用蛋白基因b.表達條件:藥用蛋白基因+生物蛋白基因的啟動子等c.受體生物——牛、羊等d.方法:顯微注射法e.種類:乳腺反應器和膀胱反應器等。前者受動物性別(只能是雌性)和年

齡(哺乳期)限制,優點是不用提取,直接使用;后者需提取后使用,但不受動

物性別和年齡的限制。二、基因診斷與基因治療1.基因診斷:又稱為DNA診斷,是采用①

基因檢測

的方法來判斷患者

是否出現了基因異?；驍y帶病原體。2.基因治療(1)概念:把②

正常基因

導入病人體內,使該基因的表達產物發揮功能,

從而達到治療疾病的目的。(2)成果:將腺苷酸脫氨酶基因轉入取自患者的淋巴細胞中,使淋巴細胞能

產生腺苷酸脫氨酶,然后,再將這種淋巴細胞轉入患者體內,從而治療復合

型免疫缺陷癥。3.類型

1.蛋白質工程崛起的緣由(1)基因工程的實質:將一種生物的基因轉移到另一種生物體內,后者可以

產生它本不能產生的蛋白質,進而表現出新的性狀。(2)基因工程的不足:在原則上只能產生自然界已存在的蛋白質。2.蛋白質工程的基本原理

三、蛋白質工程3.蛋白質工程的基本途徑4.蛋白質工程與基因工程的比較項目

蛋白質工程基因工程區別過程預期蛋白質功能→設計蛋白質結構→推測氨基酸序列→推測脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達出蛋白質獲取目的基因→構建基因表達載體→導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定

實質定向改造或生產人類所需蛋白質定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需的生物類型或生物產品(基因的異體表達)

結果生產自然界沒有的蛋白質生產自然界中已有的蛋白質聯系

蛋白質工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程,因為對現有蛋白質的改造或制造新的蛋白質,必須通過基因修飾或基因合成實現

考點三DNA的粗提取與鑒定1.實驗原理

2.操作流程疑難點撥(1)蒸餾水對于雞血細胞來說是一種低滲液體,水分可以大量

進入血細胞內,使血細胞破裂,再加上攪拌的機械作用,就加速了雞血細胞

的破裂(細胞膜和核膜的破裂),從而釋放出DNA。(2)用植物細胞提取DNA時,需加入洗滌劑和食鹽,其作用是①洗滌劑是一

些離子去污劑,能溶解細胞膜,有利于DNA的釋放;②食鹽的主要成分是

NaCl,有利于DNA的溶解。(3)通過反復地溶解與析出DNA,能夠去除雜質。理由是①用高鹽濃度的

溶液溶解DNA,能除去在高鹽中不能溶解的雜質;②用低鹽濃度使DNA析

出,能除去溶解在低鹽溶液中的雜質。提升與基因工程中工具酶相關的問題分析一、列表比較,區分部分與DNA有關的酶及其作用知能拓展名稱作用作用部位作用結果參與過程限制酶切割某種特定的

脫氧核苷酸序列磷酸二酯鍵形成黏性末端或

平末端基因工程DNA連接酶連接兩個DNA片段磷酸二酯鍵形成重組DNA分子

DNA聚合酶在脫氧核苷酸鏈上添加單個脫氧核苷酸

磷酸二酯鍵形成新的DNA分子DNA復制解旋酶使堿基間氫鍵斷裂堿基間氫鍵形成脫氧核苷酸鏈單鏈DNA復制逆轉錄酶以RNA為模板合成DNA磷酸二酯鍵形成新的DNA分子逆轉錄、基因工程二、“例析法”突破難點——限制酶的選擇

甲乙

1.根據目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類(1)應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部的限制酶,如圖甲不能選擇SmaⅠ。(3)為避免目的基因和質粒的自身環化和隨意連接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和質粒。如圖甲可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但

要確保質粒上也有這兩種酶的切割位點)。2.根據質粒的特點確定限制酶的