高考生物二轮复习讲解课件：专题22 基因工程

这是一份高考生物二轮复习讲解课件：专题22 基因工程，共38页。PPT课件主要包含了琼脂糖凝胶电泳，基因工程的应用，考点3蛋白质工程，引物的特点及选择，以上两空可调换，XhoⅠ，卡那霉素等内容，欢迎下载使用。
考点1    重组DNA技术的基本工具
知识拓展    基因工程中的同尾酶同尾酶是指识别DNA分子中不同核苷酸序列,但能切割产生相同黏性末端的限制酶, 如图: 由同尾酶产生的黏性末端,能够通过碱基互补配对彼此连接,可用于基因表达载体的 构建。
易混易错    DNA连接酶和DNA聚合酶的异同
考点2　基因工程的基本操作程序及应用
一、DNA的粗提取、PCR、电泳鉴定1.DNA的粗提取及鉴定
2.PCR(聚合酶链式反应)
小表达    (选必3 P77 改编)PCR技术操作中为什么需要用2种不同的引物?　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　 　　　    。
DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链构成,PCR扩增时只能从各自模板链的3'端开始,故需碱基序列不同的2种引物
二、基因工程的基本操作程序及应用1.目的基因的筛选与获取
2.基因表达载体的构建(基因工程的核心步骤)
易混易错    启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比
知识拓展    (1)标记基因的常见类型及相应筛选方法
(2)对空质粒的筛选——蓝白斑筛选法:载体上携带有抗生素抗性基因及lacZ基因。 lacZ基因表达产物可分解X-gal产生蓝色物质,使菌落呈现蓝色,否则菌落为白色。该 载体上仅在lacZ基因中存在目的基因插入位点,若目的基因插入lacZ基因,则lacZ基因 失去相应功能。在大肠杆菌的培养基中加入相应抗生素和X-gal后,未导入质粒的菌 株不能生长,白色的菌落便是成功导入目的基因的大肠杆菌,呈现蓝色的菌落则是转 入空质粒的大肠杆菌。
3.将目的基因导入受体细胞
知识拓展    农杆菌转化法示意图 (1)两次重组①第一次重组:目的基因(①)与Ti质粒构建重组载体。②第二次重组:重组Ti质粒上的T-DNA插入染色体DNA。(2)两次导入①第一次导入:将重组Ti质粒导入经Ca2+处理的农杆菌细胞。②第二次导入:将T-DNA导入植物细胞染色体DNA上。
4.目的基因的检测与鉴定
小表达    蛋白质工程中为什么通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造?　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    。
蛋白质一般具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易改造;改造后的基因可以遗传给下一代,而直接改造的蛋白质无法遗传
题型　核酸序列的阅读及引物、限制酶的选择(热考点)1.核酸序列的阅读
(2023湖南,19,12分)(2023山东,25,10分)(2023江苏,22,12分)(2022重庆,24,14分)
(2020北京,12,2分)(2023重庆,12,3分)(2023浙江6月选考,19,2分)(2023山东,25,10分)(20 22天津,15,10分)
3.限制酶的选择(1)限制酶选择的原则:①限制酶不能破坏目的基因的完整结构,也不能破坏载体上的启动子、终止子、复制 原点等必要元件;②应使目的基因按照正确的转录方向插入载体的启动子和终止子之间;③为避免目的基因和质粒的自身环化和反向连接,尽量选用不同的限制酶切割目的基 因和质粒,即双酶切。
(2)实例分析:图1质粒为载体,图2为克隆得到的含W基因的DNA片段,W基因以乙链为 转录模板链(MfeⅠ和EcRⅠ为同尾酶,可切出相同的黏性末端)。
限制酶选择分析:图1质粒中含2个EcRⅠ识别位点,选用EcRⅠ会切去终止子,选用 BamHⅠ会破坏启动子,故可选用的限制酶有MfeⅠ、HindⅢ、KpnⅠ;W基因以乙链为 转录模板链,RNA聚合酶从模板链的3'端开始转录,故W基因乙链的3'端与启动子相连, 5'端与终止子相连,为保证W基因与质粒正确连接,质粒的终止子一侧应选用与W基因 右侧相同的HindⅢ,故切割质粒可选的限制酶为MfeⅠ、HindⅢ。图2中选用MfeⅠ会 破坏W基因,故只能选择同尾酶EcRⅠ,因此选用EcRⅠ、HindⅢ切割图2中的 DNA。(2020北京,17,12分)(2023新课标,6,6分)
典例1    (2024朝阳一模,14)为了构建可以直接利用纤维素发酵的酿酒酵母工程菌,研 究人员构建基因表达载体(如图所示),并导入不能合成尿嘧啶的酵母菌。下列相关分析不正确的是 (　    )A.尿嘧啶合成基因可以作为表达载体上的 标记基因B.该方法需利用限制酶和DNA连接酶实现 目的基因与载体的连接C.扩增目的基因时应在引物的5'端添加与 线性化载体两端相同的DNA序列D.在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果
  解析    依据表达载体导入不能合成尿嘧啶的酵母菌,可知尿嘧啶合成基因可作为表达载体上的标记基因,若导入表达载体后酵母菌能产生尿嘧啶,说明导入成功,A正确; 该方法利用载体和目的基因两侧的同源序列进行重组进而实现目的基因与载体的连 接,该方法需要使用DNA连接酶,不需要使用限制酶,B错误;PCR扩增时,子链的延伸方 向为5'→3',引物的5'端可被修饰,故扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体 两端相同的DNA序列,以便后续目的基因与载体的连接,C正确;在以纤维素为唯一碳 源的液体培养基中检测酒精含量,若能利用纤维素发酵且酒精含量高,则证明工程菌 构建成功且发酵效果好,D正确。
典例2    (2022天津,15,10分)研究者拟构建高效筛选系统,将改进的苯丙氨酸合成关键 酶基因P1导入谷氨酸棒杆菌,以提高苯丙氨酸产量。 (1)如图是该高效筛选系统载体的构建过程。载体1中含有KanR(卡那霉素抗性基因)
和SacB两个标记基因, 为去除筛选效率较低的SacB,应选择引物　　    和　　     ,并在引物的　　　    (5'/3')端引入XhⅠ酶识别序列,进行PCR扩增,产物经酶切、连接后环化成载体2。(2)PCR扩增载体3中筛选效率较高的标记基因RpsL(链霉素敏感基因)时,引物应包含 　　　    (EcRⅠ/Hind Ⅲ/XhⅠ)酶识别序列,产物经单酶切后连接到载体2构建高效 筛选载体4。(3)将改进的P1基因整合到载体4构建载体5。将载体5导入链霉素不敏感(由RpsL突变 造成)、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成功导入载体5的菌株,应采用含有　　　     的平板进行初步筛选。
(4)用一定的方法筛选出如下菌株:P1基因脱离载体5并整合到受体菌拟核DNA,且载 体5上其他DNA片段全部丢失。该菌的表型为　　　    。A.卡那霉素不敏感、链霉素敏感B.卡那霉素敏感、链霉素不敏感C.卡那霉素和链霉素都敏感D.卡那霉素和链霉素都不敏感(5)可采用　　　    技术鉴定成功整合P1基因的菌株。之后以发酵法检测苯丙氨酸产量。
PCR(聚合酶链式反应,答案合理即可)
  解析    (1)结合题图中载体1分析,要去除SacB区域,应扩增SacB区域外的DNA片段,所选择的两种引物应方向相反,且位于扩增部位两端,故应选引物1和4。由于PCR扩增时,子链从引物的3'端开始延伸,因此应在引物的5'端引入合适的限制酶识别序列。(2)根据题图中构建载体4的过程可知,从载体3扩增出的RpsL片段插入了载体2中含有的XhⅠ位点,故以载体3为模板扩增RpsL时所需引物应包含XhⅠ酶识别序列。(3)因受 体菌的表型为链霉素不敏感、卡那霉素敏感,载体5上具有RpsL(链霉素敏感基因)和 KanR(卡那霉素抗性基因),故成功导入载体5的菌株链霉素不敏感、卡那霉素不敏感, 所以,为获得成功导入载体5的菌株,应利用含有卡那霉素的平板进行初步筛选,选择平 板上出现的单菌落即可。(4)P1基因整合到受体菌拟核DNA上,且载体5上其他DNA片