2025届高三二轮复习生物：基因工程课件

网络构建 DNA合成仪的问世为体外合成DNA提供了方便 P69 基因组编辑技术-CRISPR（成簇规律间隔短回文重复）……可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换 P69 质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子 P72 溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA P74 用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因……主要是指编码蛋白质的基因 P76 苏云金杆菌伴孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统 P76 Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体 P77 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸 P77 让基因在受体细胞中稳定存在，并遗传给下一代……能够表达和发挥作用 P80 位于基因的上游，紧挨转录起始位点，是RNA聚合酶识别和结合的部位，……驱动基因转录出mRNA，最终表达出人类需要的蛋白质 P80 诱导型启动子，当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达 P80 授粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊 P81 DNA分子具有可解离的基团，在一定pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷 在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关 P84 P84 凝胶中的DNA分子通过染色……紫外灯下被检测出来 Taq DNA聚合酶 P84 3 用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液……加入适量的核酸染料混匀 P85 PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）混合……注入凝胶的加样孔内 P85 留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照物 P85 待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳 P85 来源于某些病毒、真菌等的抗病基因…… 降解或抵抗某种除草剂的基因…… 必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因…… 花青素代谢相关基因…… 肠乳糖酶基因…… P88 P88 P89 P89 P89 干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白 P90 药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件 P90 在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因…… P91 基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌 P91 LacZ基因编码产生的β-半乳糖苷酶可以分解X-gal产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色；否则菌落为白色 P98 微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点 P101 α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播 P102 《人胚胎干细胞研究伦理指导原则》规定：利用体外受精、体细胞核移植等技术获得的囊胚，其体外培养期限自受精或核移植开始不得超过14d；不得将这样获得的已用于研究的人囊胚植入人或任何其他动物的生殖系统 P108 设计试管婴儿（植入前对胚胎进行遗传学诊断） P109 5 限制酶的选择： 不破坏、易筛选、正确表达 限制酶在原核中的作用 大多数识别序列由6个核苷酸组成 DNA聚合酶、DNA连接酶区别（底物、模板） 质粒：裸露、结构简单、独立于细胞核外或拟核外、可自我复制、环状、双链 不切割自身DNA的原因 便于重组DNA分子的筛选 基因工程的理论基础 DNA的粗提取与鉴定 ①提取原理、鉴定原理 ②选材（DNA丰富） ③注意： 冷藏的作用 （抑酶、易析、抑断） 纱布过滤的原因（离心） 鉴定条件、颜色 7 目的基因：改变受体性状/获得预期表达产物 （主要是编码蛋白质的基因） Bt抗虫蛋白作用： →多肽→（碱性环境）害虫肠上皮细胞的特异性受体→细胞膜穿孔（人畜无害） 人工合成、基因文库 克隆载体 诱导型启动子： 诱导物存在时，可激活或抑制目的基因表达 便于重组DNA分子的筛选 构建的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并遗传给下一代，同时能表达并发挥作用 P72 1.何为目的基因？ 2.目的基因筛选的依据 3.获取目的基因的方法 4.Bt抗虫蛋白的具体作用 5.诱导型启动子的作用 6.启动子的功能、位置 7.标记基因的作用 8.构建基因表达载体的目的 8 转化：目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程 农杆菌：侵染双子叶/裸子植物 Ti质粒上的T-DNA可以转移并整合到宿主细胞的染色体DNA上 转化方法： ①小叶圆片与农杆菌共培养 ②花序浸没→种子 原核 能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 （必修二P59T1农杆菌-番薯根膨大） ①微量注射器注入子房 ②授粉后剪去柱头，滴在切面上 1.何为转化？ 2.农杆菌侵染对象及特点 3.农杆菌转化的操作方法 4.花粉管通道法的操作方法 5.钙离子处理的原理 9 缓冲液加Mg2+：激活真核和原核中的DNA聚合酶 20-30bp 结果：特异性扩增两引物之间的DNA片段 引物的设计 加酶切序列 琼脂糖凝胶电泳原理、核酸染料、指示剂、结果检测 一般30个循环 1.缓冲液中镁离子的作用 2.PCR的原理、子链合成方向、结果 3.引物的作用、设计原则、加酶切序列的位置 4.琼脂糖凝胶电泳原理、核酸染料、指示剂分别与谁混合、结果检测 10 实现选择性表达： 乳腺中特异表达的基因的启动子 导入调节因子，抑制抗原决定基因的表达，或除去抗原决定基因 干扰病毒复制作用的糖蛋白 治疗病毒感染性疾病、乳腺癌等 1.举例抗虫、抗病、抗除草剂的基因 2.举例改良植物、动物品质及提高动物生长速率的基因 3.干扰素作用 4.乳腺生物反应器用的启动子 5.猪作为器官移植供体，避免免疫排斥的方法 11 定点突变、基因融合 微生物作为工程菌的优点P101 防止基因污染的方法P102 生殖性克隆VS治疗性克隆P106 生物武器是指？P111 1.蛋白质工程的基本流程、一般方法 12 （1）连接酶作用的底物可以是 片段,也可以是单个核苷酸。( ) × （2）外源 必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制。( ) × （3）农杆菌转化的过程是将质粒整合到宿主细胞的染色体 上。( ) × （4）从大肠杆菌细胞中获得人胰岛素基因的 ,说明目的基因完成了表达。( ) × （5）[2023·湖南卷] 从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作 物抗逆性的有效途径。( ) √ （6）蛋白质工程合成所需蛋白质的过程,遗传信息的流向与中心法则 相反。( ) × 高频易错 自纠自查 13 （7）[2023·江苏卷] 粗提取的溶于 溶液中，加入二 苯胺试剂后显蓝色。( ) × （8）利用 扩增目的基因时,不需要知道目的基因的全部碱基序列。( ) √ （9）[2024·河北卷] 配制 反应体系时，加入等量的4种核糖核苷酸 溶液作为扩增原料。( ) × （10）利用技术扩增抗虫基因时, 反应缓冲液中一般要添加 。( ) √ （11）[2024· 黑吉辽卷] 琼脂糖凝胶中的 分子可在紫光灯下被检 测出来。( ) × （12）[2024· 黑吉辽卷] 凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示 分子的具体位置。( ) × 指示电泳进度 P85 14 2.[2024· 新课标全国卷] 某研究小组将纤维素酶基因 插入某种细菌的基因组中，构建高效降解纤维素的菌株。该小组在含有 基因的质粒中插入基因组的与 片段；再经限制酶切割获得含基因的片段甲，片段甲两端分别为与；利用 基因组编辑技术将片段甲插入的基因组，得到菌株 。酶切位点（Ⅰ~Ⅳ）、引物的结合位置、片段甲替换区如图所示， 表示引物 方向。回答下列问题。 真题在线 明考向 15 （1）限制酶切割的化学键是____________。为保证基因能在菌株 中表达，在构建片段甲时，应将与 片段分别插入质粒的 Ⅰ 和 Ⅱ 、 Ⅲ 和 Ⅳ 酶切位点之间，原因是__________________________。 磷酸二酯键 片段甲含有启动子和终止子 在含有 基因的质粒中插入基因组的与 片段； 再经限制酶切割， 片段甲两端分别为与； 将片段甲插入的基因组，得到菌株 。 片段甲：M1-N-M2 M1M2插入质粒时应不破坏N基因 补：不破坏N基因 B1：M1—M2 B2：M1-N-M2 16 （2）技术可以切割细菌基因组中与向导 结合的 。向导与基因组互补配对可以形成的碱基对有 和 _____________。 、 （3）用引物P1和P2进行可验证片段甲插入了细菌 基因组,所用的模板是____________________；若用该模板与引物P3和P4进行 ， 实验结果是____________。 菌株的基因组 无扩增产物 （4）与秸秆焚烧相比，利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是____________________________（答出2点即可）。 实现废物利用，减少环境污染 B2 17 2.[2024·广东佛山二模] 瘦素是一种由脂肪组织合成和分泌的肽类激 素。载体含有的绿色荧光蛋白基因能在真核细胞中表达 。 将目的基因插入基因后，能表达出目的蛋白和 的融合蛋白， 根据荧光的强弱，可确定目的基因在细胞内的表达情况。为研究瘦素 的功能，科学家构建了瘦素基因真核表达载体，检测瘦素基因在小鼠 成纤维细胞中的表达情况。瘦素基因及载体的结构如图所示。回答下 列问题： 热点题组 测能力 18 （1）扩增瘦素基因时，与引物1互补的 链左侧是脱氧核苷酸链的 ___（填“”或“ ”）端。据图推测，构建该基因表达载体时，载体上 应有启动子、终止子、标记基因、复制原点、____________________ _____，以便与酶切后的瘦素基因正确连接。 Ⅲ和Ⅰ切割位点 （2）已知Ⅲ 和 Ⅰ 在载体上的切割位点非常接近。为确定 重组质粒是否构建成功，用Ⅲ、Ⅰ 分别对瘦素基因 产 物、 载体和重组质粒进行双酶切，再进行电泳，结果如图所示。若 重组质粒构建成功，请在图中将电泳结果对应位置的条带涂黑。 切割后丢失片段较小，可忽略不计 19 （3） 是一种抗性基因，在真核细胞中表达出新霉素抗性， 而在原核细胞中表达出卡那霉素抗性。同种基因在真核、原核细胞中 表达结果不同，可能的原因是______________________________________________________________________________________________。本实验中为筛选转化成功的细胞，应在培养基中添加_______。 抗性 基因在真核细胞与原核细胞中有不同的启动子（或转录后的加工不同，或翻译后的加工不同） 新霉素 小鼠成纤维细胞 （4）为检测瘦素基因是否成功表达，可用的鉴定方法是___________ ___________________________（答出2种）。为进一步获得更多能表 达融合蛋白的细胞，还需要进行______________。 抗原—抗体杂交技术、检测绿色荧光强弱 动物细胞培养 20 8.[2024·广东珠海模拟] 小麦的D1b基因是调控光周期的重要基因,当小麦细胞接受足够时长的短日照刺激后,细胞中的A蛋白就会与D1b基因启动子中的光周期响应序列结合,进而启动该基因的表达,导致小麦延迟开花。 (1)D1b基因的实质是　　　　　　　　　　　,D1b基因启动子的功能是　　　　　　　　　　　。 (2)与D1b基因相比,D1a基因的启动子缺失了含光周期响应序列的片段,但其他序列相同,因此D1a基因会使小麦表现为提前开花。为利用PCR扩增出D1b和D1a基因的启动子,科研人员设计了如图甲中的引物DF和DR。若D1a基因启动子扩增产物为709 bp,D1b基因启动子扩增产物为2518 bp,则光周期响应序列片段长度为　　　　bp。 有遗传效应的DNA片段 RNA聚合酶识别结合位点，驱动基因转录出mRNA 1809 2518-709 8.[2024·广东珠海模拟] 小麦的D1b基因是调控光周期的重要基因,当小麦细胞接受足够时长的短日照刺激后,细胞中的A蛋白就会与D1b基因启动子中的光周期响应序列结合,进而启动该基因的表达,导致小麦延迟开花。 (3)为找到光周期响应序列的位置,将通过引物F1~F9扩增得到的9种片段、D1b启动子区和D1a启动子区分别与报告基因连接成基因表达载体(如图乙所示),为正确构建基因表达载体,引物DR的序列应为　　　 　　　　　　(5'→3',写出10个碱基)。将构建成功的11组基因表达载体分别转入拟南芥,用短日照处理后检测不同组报告基因开始表达的时间。若光周期响应序列位于引物F7~F8结合的DNA片段之间,则实验结果应为　　　　　　　　　　　。 F1~F7组表现为延迟开花 5'-GGATCCCATG-3' 答案更正：F1到F7为引物时，扩增序列含有响应序列，报告基因提前表达，F8、F9为引物时，扩增序列中不含有响应序列，报告基因不表达 HindⅢ BamHⅠ 9.某真菌的W基因编码一种可高效降解纤维素的酶,已知图中W基因转录方向是从左往右。为使放线菌产生该酶,以图中质粒为载体,进行转基因: (1)限制酶主要是从　　生物中分离纯化出来的,应使用限制酶　　　　　　切割图中质粒,使用限制酶　　　　　　　　　切割图中含W基因的DNA片段,以获得能正确表达W基因的重组质粒。构建基因表达载体的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)与质粒中启动子结合的酶是　　　　　。启动子通常具有物种特异性,在质粒中插入W基因,其上游启动子应选择　　　　(填生物类型)的启动子。 原核 Mfe Ⅰ、Hind Ⅲ EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ 要让目的基因在受体细胞中稳定存在,并且遗传给下一代,使目的基因能够表达和发挥作用 RNA聚合酶 放线菌 限制酶 识别序列和切割位点 Mfe Ⅰ C↓AATTG Kpn Ⅰ GGATC↓C Hind Ⅲ A↓AGCTT BamHⅠ G↓GATCC EcoR Ⅰ G↓AATTC 9.某真菌的W基因编码一种可高效降解纤维素的酶,已知图中W基因转录方向是从左往右。为使放线菌产生该酶,以图中质粒为载体,进行转基因: (3)W基因转录的模板链是　　,研究人员利用W基因的mRNA进行逆转录得到了cDNA,已知mRNA的序列为5'-UGAACGCUA(中间序列) GUCGACUCG-3',利用PCR技术对cDNA进行扩增,为便于将扩增后的基因和载体连接构建重组质粒,请分别写出PCR扩增时所需一对引物的前12个碱基序列 5‘-　　　 　　-3'、5'-　　　　　　　　　-3'。 AAGCTTCGAGTC 限制酶 识别序列和切割位点 Mfe Ⅰ C↓AATTG Kpn Ⅰ GGATC↓C Hind Ⅲ A↓AGCTT BamHⅠ G↓GATCC EcoR Ⅰ G↓AATTC 乙链 GAATTCTGAACG mRNA：5’——3’ cDNA: 3’——5’ 5’——3’ EcoRⅠ HindⅢ 引物→ ←引物 EcoRⅠ+ mRNA序列 HindⅢ + mRNA互补序列 4.噬菌体展示技术是将外源蛋白基因插入噬菌体外壳蛋白基因的适当位置,使外源基因随外壳蛋白基因的表达而表达,外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术(如图所示)。下列叙述错误的是 (　) A.噬菌体抗体展示过程,抗体的合成场所一定是受体细胞的核糖体 B.噬菌体展示库的构建需将特定的基因片段拼接重组在噬菌体载体上并转染受体细胞 C.建立噬菌体展示库需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶 D.通过图中诱变处理及筛选,最终可能筛选出与某种抗原亲和力更强的抗体及其基因 宿主细胞提供 C 6.[2024·江苏苏州模拟] 图甲表示限制酶Spe Ⅰ、Xba Ⅰ 的识别序列和切割位点,图乙表示基因P(960 bp)、基因Q(840 bp)的限制酶Spe Ⅰ 或Xba Ⅰ 的酶切图谱和融合基因,图丙表示几种基因经限制酶Spe Ⅰ 或Xba Ⅰ 处理后进行电泳(电泳条带表示特定长度的DNA片段)得到的带谱图,下列相关分析错误的是 (　) A.基因P经限制酶Spe Ⅰ 处理后进行电泳的结果与图丙中的 Ⅰ 相同 B.基因Q经限制酶Xba Ⅰ 处理后进行电泳的结果与图丙中的 Ⅱ 相同 C.融合基因经限制酶Spe Ⅰ 处理后进行电泳的结果与图丙中的 Ⅲ 相同 D.融合基因经限制酶Xba Ⅰ 处理后进行电泳的结果与图丙中的 Ⅳ 相同 C P+Q拼接位置 5’-ACTAGA-3’ 3’-TGATCT-5’ 无法被两种酶识别 例1 为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆 的重金属转运蛋白 基因与外源高效启动子连接，导入杨树基 因组中（如图）。为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的目的 基因，同时避免内源 基因的干扰，并成功获得大量的重组基因， 在进行 扩增时，应选择的引物组合是( ) A. B. C. D. B 内源也有 微专题9 PCR技术的原理和应用 27 例2 [2024·江西南昌一模] 基因突变可引发糖尿病等疾病。 的第249位丝氨酸 是其重要功能位点，为进一步研究 的重要性，研究人员将第249位丝氨酸 突变为丙氨酸（A）， 成功构建了人源 转基因小鼠。下图为基因表达载体部 分结构示意图，为标记基因，引物和之间的序列长度为 。 回答下列问题： （1）位于上游，据此推测 的功能为________ ______________________________________________。 聚合酶的识别和结合位点，驱动的转录 28 （2）为保证准确插入载体，可利用 技术在其两端添加_______________（填限制酶）识别序列，应将限制酶识别序列添加在引物的___（填“”或“ ”）端。 Ⅲ和 Ⅰ （3）获得后，可利用 中间序列设计引物实现定点突变目的，从而制备。已知 中第248、249、250位的三个氨基酸对应的密码子序列为 ，丙氨酸对应的密码子有、、、 四种，为了保证引物与模板的结合效率及突变目的，请设计其中一个引物：_____________________。 （或） mRNA：5’-ACCUCUGUG-3’ mRNA：5’-ACCGCUGUG-3’ DNA：3’-TGGCGACAC-5’ 5’-ACCGCTGTG-3’ 29 例3 荧光定量 技术可定量检测样本中某种 的含量，其原理是在 体系中每加入一对 引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探 针，当耐高温的 聚合酶催化子链延伸至探针 处，会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次， 就有一个荧光分子生成。下列叙述错误的是( ) A.引物与探针均具有特异性，与模板结合时遵循碱基互补配对原则 B.反应最终的荧光强度与起始状态模板 含量呈负相关 C.耐高温的聚合酶催化合成的方向总是从子链的端到 端 D.若用上述技术检测某基因的转录水平，则需要用到逆转录酶 B 目的片段-正相关 30 例4 是将逆转录获得的方法和 聚合酶链式 反应相结合的技术。在中,一条链被逆转录成为互补 , 再以此为模板进行扩增。下列关于 的叙述,正确的是( ) A.所用的酶包括逆转录酶和 聚合酶 B. 所用的两种引物序列不同,两者间可互补配对 C. 反应过程中需要解旋酶 D.正常情况下至少经过3次循环,方可获取与目的基因等长的 单链 A mRNA DNA DNA DNA DNA DNA 2次 31 例5 [2024·福建厦门三模] 大引物 定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮 即可获得，第一轮加诱变引物和侧翼引物，第一轮产物作为第二轮 扩增的大引物，如图表示利用大引物对基因 进行定点诱变。下列说法错误的是( ) A.第一轮 中，至少需要2个循环才能获得相应的大引物 B.第二轮所用的引物是第一轮的产物 的两条链 C.扩增的定点诱变产物通常需具备启动子、终止子等结构才能进行转录和翻译 D.为了使两轮 在同一支试管中进行，设计引物时应考虑不同的复性温度 B 32 例6 如果已知一小段 的序列,可采用 的方法，简捷地分析出已知序列两侧的序列，具体流程如下图（以 Ⅰ 酶切为例）：请据图回答问题: （1）若下表所列为已知的序列和设计的一些 引物,步骤 Ⅲ 选用的 引物必须是______（从引物①②③④中选择，填编号）。 ②④ 已知序列 _______________________________________________________________________________ 引物 33 （2）对 产物测序，经分析得到了片 段的完整序列。下列 单链序列中 （虚线处省略了部分核苷酸序列）,结果 正确的是___。 A. B. C. D. B AATTC G G CTTAA 34 例8 [2024·湖北十堰二模] 不对称 技术是利用不等量的一对引物来产生大量单链的方法，如图所示。不对称 中加入的一对引物中含量较少的被称为限制性引物，含量较多的被称为非限制性引物，两者的比例通常为。 反应的最初若干次循环中，其扩增产物主要是双链 ，在限制性引物消耗完后，就会产生大量的 。下列相关说法正确的是( ) A.两种引物与模板链结合时，需将温度控制在 左右 B.扩增时，在解旋酶的作用下双链 解聚为单链 C.通过不对称技术最后大量获得的 的碱基序列与图中甲链的相同 D.扩增时，子链分别沿限制性引物的 端、非限制性引物的 端延伸 c 35 例9 [2024·江苏南通模拟] 融合 技术采用具有互补末端的引物，形成具有重叠链的产物，再通过 产物重叠链的延伸，从而将不同来源的任意 片段连接起来。图示为利用融合技术构建 融合 基因的基本过程（ 为黄瓜花叶病毒运动蛋白基因，表达产物参与病毒在细胞间的转移； 为绿色荧光蛋白基因）。相关叙述正确的是( ) A.除图示外，融合还需、解旋酶以及含 的缓冲液等 B.引物1需添加限制酶识别序列，引物2需添加与引物3相同的序列 C.重叠延伸时，两条链分别为、或、 ，两者互为模板和引物 D. 融合基因在受体细胞中表达可追踪病毒在细胞间的转移途径 D a→ ←d 互补 $$