2019屆高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題27 基因工程與DNA的粗提取課件.ppt

考點(diǎn)一基因工程的原理與技術(shù)考點(diǎn)清單基礎(chǔ)知識(shí) 一 基因工程的概念1 概念 按照人們的愿望 進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì) 并通過(guò)體外DNA重組和 轉(zhuǎn)基因等技術(shù) 賦予生物以新的遺傳特性 從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品 2 優(yōu)點(diǎn) 1 與雜交育種相比 克服了 遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 2 與誘變育種相比 可 定向改造生物的遺傳性狀 二 基因工程的工具1 限制酶 1 存在 原核生物中 2 作用 識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列 并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的 磷酸二酯鍵斷開(kāi) 2 DNA連接酶 1 作用 將雙鏈DNA片段 縫合 起來(lái) 恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸間的磷酸二酯鍵 2 種類 3 載體 1 條件 能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn) 具有標(biāo)記基因 2 種類 3 作用 攜帶外源DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞 4 特點(diǎn) 可在細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制或整合到染色體DNA上 隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制 名師點(diǎn)撥 1 限制酶來(lái)源于原核生物 為什么不能切割自己的DNA分子 提示 限制酶具有特異性 即一種限制酶只能識(shí)別特定的堿序列 并在特定的位點(diǎn)上進(jìn)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(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾 2 切取目的基因與切割載體時(shí) 只能 使用 同一種酶 提示 在獲取目的基因和切割載體時(shí)通常用同一種限制酶 以獲得相同的黏性 或平 末端 但如果用兩種不同的限制酶切割后形成的末端相同 在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來(lái) 為了避免目的基因和載體的自身環(huán)化和隨意連接 可使用不同的限制酶切割目的基因和載體 使目的基因和載體各具有兩個(gè)不同的末端 三 基因工程的基本操作程序1 目的基因的獲取 1 目的基因 主要指編碼蛋白質(zhì)的基因 也可以是一些具調(diào)控作用的因子 2 方法2 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 基因工程的核心 1 目的 使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在 并且可以遺傳給下一代 同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用 2 基因表達(dá)載體的構(gòu)成 3 構(gòu)建過(guò)程 3 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 4 目的基因的檢測(cè)與鑒定 名師點(diǎn)撥 1 目的基因的插入位點(diǎn)是隨意的嗎 提示 不是 基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控 所以目的基因應(yīng)插入啟動(dòng)子與終止子之間 若目的基因插入啟動(dòng)子內(nèi)部 啟動(dòng)子將失去原功能 2 DNA連接酶和DNA聚合酶的作用相同嗎 提示 不相同 DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段 而DNA聚合酶連接的是單個(gè)的脫氧核苷酸 3 啟動(dòng)子 起始密碼子 終止子 終止密碼子 提示 啟動(dòng)子 起始密碼子 終止子 終止密碼子 啟動(dòng)子 一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 位于基因的首端 它是RNA聚合酶識(shí)別 結(jié)合的部位 終止子 一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段 位于基因的尾端 作用是使轉(zhuǎn)錄過(guò)程停止 起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上 分別控制翻譯過(guò)程的啟動(dòng)和終止 重難突破 一 目的基因的三種獲取方法1 從基因文庫(kù)中獲取 2 PCR技術(shù) 1 原理 DNA復(fù)制 2 PCR的過(guò)程 3 結(jié)果 上述三步反應(yīng)完成后 一個(gè)DNA分子就變成了兩個(gè)DNA分子 隨著重復(fù)次數(shù)的增多 DNA分子就以2n的形式擴(kuò)增 PCR的反應(yīng)過(guò)程都是在PCR擴(kuò)增儀中完成的 3 人工合成 1 通過(guò)DNA合成儀用化學(xué)方法人工合成 適用于核苷酸序列已知 且核苷酸數(shù)目較少的基因 2 利用mRNA反轉(zhuǎn)錄合成 二 例析法 突破難點(diǎn) 限制酶的選擇1 根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類 1 應(yīng)選擇切割位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶 如圖甲可選擇Pst 2 不能選擇切割位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶 如圖甲不能選擇Sma 3 為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接 也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒 如圖甲可選擇用Pst 和EcoR 兩種限制酶 但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點(diǎn) 2 根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類 1 一般來(lái)說(shuō) 所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致 以確保產(chǎn)生相同的黏性 或平 末端 2 質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等 所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu) 如圖乙中限制酶Sma 會(huì)破壞標(biāo)記基因 如果所選酶的切割位點(diǎn)不是一個(gè) 則切割重組后可能丟失某些片段 若丟失的片段含復(fù)制原點(diǎn) 則切割重組后的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制 考點(diǎn)二基因工程的應(yīng)用與發(fā)展考點(diǎn)清單基礎(chǔ)知識(shí) 一 動(dòng)物基因工程與植物基因工程1 動(dòng)物基因工程 用于提高動(dòng)物 生長(zhǎng)速度從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量 用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì) 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的 供體等 2 植物基因工程 培育抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物 抗病轉(zhuǎn)基因植物和抗逆轉(zhuǎn)基因植物 利用轉(zhuǎn)基因改良植物的 品質(zhì) 名師點(diǎn)撥 1 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理 農(nóng)桿菌在自然條件下易感染雙子葉植物和裸子植物 并將其Ti質(zhì)粒上的T DNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上 2 用基因工程的方法 使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系一般稱為 工程菌 如含有人干擾素基因的酵母菌 而青霉素是由人工誘 變后的高產(chǎn)青霉菌產(chǎn)生的 不是通過(guò)基因工程改造的工程菌產(chǎn)生的 3 用基因工程生產(chǎn)的藥品 從化學(xué)成分上分析一般是蛋白質(zhì)類 4 動(dòng)物基因工程的實(shí)施主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 不一定是為了產(chǎn)生體型巨大的個(gè)體 二 基因診斷與基因治療1 基因診斷 又稱為DNA診斷 是采用 基因檢測(cè)的方法來(lái)判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體 2 基因治療 1 概念 把 正?；?qū)氩∪梭w內(nèi) 使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能 從而達(dá)到治療疾病的目的 2 成果 將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中 使淋巴細(xì)胞能產(chǎn)生腺苷酸脫氨酶 然后 再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi) 從而治療復(fù)合型免疫缺陷癥 3 類型 三 蛋白質(zhì)工程1 蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 1 基因工程的實(shí)質(zhì) 將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi) 后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì) 進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀 2 基因工程的不足 在原則上只能產(chǎn)生自然界已存在的蛋白質(zhì) 2 蛋白質(zhì)工程的基本原理 3 蛋白質(zhì)工程的基本途徑 名師點(diǎn)撥 1 既然存在基因工程 為什么還要改造蛋白質(zhì) 提示 基因工程只能產(chǎn)生自然界已存在的蛋白質(zhì) 2 蛋白質(zhì)工程中為什么通過(guò)對(duì)基因操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造 提示 蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu) 基因的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單 容易改造 改造后的基因可以遺傳給下一代 被改造的蛋白質(zhì)無(wú)法遺傳 重難突破 一 兩點(diǎn)?？家族e(cuò)的基因工程的應(yīng)用1 抗蟲(chóng)棉的培育 1 目的基因 Bt毒蛋白基因 2 抗蟲(chóng)原理 Bt毒蛋白水解成的多肽與腸上皮細(xì)胞受體結(jié)合 會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔 細(xì)胞腫脹裂解 最后造成害蟲(chóng)死亡 注 Bt毒蛋白基因來(lái)自蘇云金芽孢桿菌 3 受體細(xì)胞 4 方法 花粉管通道法 也可用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法或基因槍法 2 動(dòng)物反應(yīng)器 1 外源基因 藥用蛋白基因 2 表達(dá)條件 藥用蛋白基因 乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等 3 受體生物 牛 羊等 4 方法 顯微注射法 5 種類 乳腺反應(yīng)器和膀胱反應(yīng)器 前者受動(dòng)物性別 只能是雌性 和年齡 哺乳期 限制 優(yōu)點(diǎn)是不用提取直接使用 后者需提取后使用 但不受動(dòng)物性別和年齡的限制 二 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較 考點(diǎn)三DNA的粗提取與鑒定考點(diǎn)清單基礎(chǔ)知識(shí)1 實(shí)驗(yàn)原理 2 操作流程 名師點(diǎn)撥 1 為什么加入蒸餾水能使雞血細(xì)胞破裂 提示 蒸餾水對(duì)于雞血細(xì)胞來(lái)說(shuō)是一種低滲液體 水分可以大量進(jìn)入血細(xì)胞內(nèi) 使血細(xì)胞破裂 再加上攪拌的機(jī)械作用 就加速了雞血細(xì)胞的破裂 細(xì)胞膜和核膜的破裂 從而釋放出DNA 2 若用植物細(xì)胞提取DNA需加入洗滌劑和食鹽 其作用是什么 提示 洗滌劑是一些離子去污劑 能溶解細(xì)胞膜 有利于DNA的釋放 食鹽的主要成分是NaCl 有利于DNA的溶解 3 為什么反復(fù)地溶解與析出DNA 能夠去除雜質(zhì) 提示 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(zhì) 用低鹽濃度使DNA析出 能除去溶解在低鹽溶液中的雜質(zhì) 因此 通過(guò)反復(fù)溶解與析出DNA 就能夠除去與DNA溶解度不同的多種雜質(zhì)