2027届高三生物人教版一轮复习课件 专题8 基因工程和蛋白质工程

该高中生物学高考复习课件聚焦基因工程与蛋白质工程专题，覆盖基因工程工具、操作程序、应用及DNA粗提取与鉴定等核心考点，依据课标要求和2024-2025年黑吉辽、甘肃等多省份真题，分析载体构建、PCR技术等高频考点权重，归纳工具选择、检测鉴定等常考题型，体现高考备考的针对性。 课件亮点在于真题情境化训练与科学思维培养，如结合2025甘肃卷CRISPR-Cas9编辑案例解析双酶切法防环化原理，通过PCR引物设计、目的基因检测步骤等突破考点，帮助学生掌握实验分析逻辑，教师可据此精准梳理知识体系，提升复习效率。

专题八 基因工程和蛋白质工程 第28讲　基因工程的基本工具和基本操作程序 人教版高中生物学高三一轮专题复习 考点聚焦 分析考点：2025黑吉辽内卷25、2025甘肃卷21、2025贵州卷18、2025陕晋宁青卷21。 2025黑吉辽内卷25：考查基因文库、限制酶选择、PCR技术、载体构建、目的基因检测。 2025甘肃卷21：考查Ti质粒转化植物细胞、植物组织培养、CRISPR-Cas9基因编辑、目的基因检测与鉴定。 2025贵州卷18：考查蛋白质工程、载体构建、植物组织培养。 2025陕晋宁青卷21：考查PCR技术、限制酶选择、载体构建。 聚焦基因工程工具、PCR技术、载体构建、目的基因导入、检测与鉴定等考点。 高中生物学课标要求和考情分析 课标要求 1.阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。2.阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定等步骤。 考情分析 1.重组DNA技术的基本工具(2024江西卷12；2024山东卷5；2023新课标卷6) 2.基因工程的基本操作程序(2024重庆卷19；2024湖南卷21；2024甘肃卷24；2024安徽卷20；2024河北卷22；2024全国甲卷38；2024山东卷25；2024新课标卷35；2024黑吉辽卷25；2023全国乙卷38；2023全国甲卷38；2023湖北卷4；2023广东卷20) 1.基因工程三大基本工具的作用是什么？运载体应具备哪些条件？质粒作为常用载体，包括哪些基本结构？ 2.获取目的基因的常用方法有哪些？PCR技术需要哪些条件？ 3. PCR扩增目的基因，如何设计引物？怎么在两端添加限制酶序列？ 4.运用“双酶切法”构建基因表达载体有什么优点？“双酶切法”选择限制酶的基本要求有哪些？ 5.将目的基因导入原核细胞、植物细胞、动物细胞的常用方法各有哪些？ 6.如何筛选成功插入目的基因的菌株？目的基因导入受体细胞后，如何进行检测与鉴定？ 教材知识基础问题 问题1：基因工程三大基本工具的作用是什么？运载体应具备哪些条件？质粒作为常用载体，包括哪些基本结构？ 磷酸 二酯键 限制酶 黏性末端 平末端 活动1 结合教材，概述基因工程三大工具的作用与载体条件 71页 72页 DNA连接酶种类和作用 72页 运载体的基本条件和作用 1. 2. 3. 标记基因作用 问题1：基因工程三大基本工具的作用是什么？运载体应具备哪些条件？质粒作为常用载体，包括哪些基本结构？ 活动1 结合教材，概述基因工程三大工具的作用与载体条件 作用：连接DNA片段的磷酸二酯键 4.对受体细胞无害 运载体的作用 80页 1 2 筛选重组 DNA分子 供目的基因插入 保证质粒在 受体细胞中 自主复制 诱导型启动子 特异性启动子 问题1：基因工程三大基本工具的作用是什么？运载体应具备哪些条件？质粒作为常用载体，包括哪些基本结构？ 活动1 结合教材，概述基因工程三大工具的作用与载体条件 RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录 终止转录 问题2：获取目的基因的常用方法有哪些？PCR 技术需要哪些条件？ DNA聚合酶需要Mg2+激活(缓冲液) 77页 82页 序列数据库中比对获得目的基因序列 人工合成目的基因(如化学合成法) 从基因文库中获取目的基因 PCR技术获取并扩增目的基因 原理 77页 活动2 梳理获取目的基因的常用方法和PCR 扩增DNA片段的过程 78页 变性 90-95℃ 复性 55-60℃ 延伸 72℃ 77页 活动2 梳理获取目的基因的常用方法和PCR 扩增DNA片段的过程 问题2：获取目的基因的常用方法有哪些？PCR 技术需要哪些条件？ 第一轮 3轮复制产物出现等长的目的基因片段 第二轮 第三轮 活动2 梳理获取目的基因的常用方法和PCR 扩增DNA片段的过程 问题2：获取目的基因的常用方法有哪些？PCR 技术需要哪些条件？ 1.基因工程的三大基本工具分别是__________、__________、__________。限制酶的作用是：识别双链 DNA 分子的某种__________序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的__________断开。DNA 连接酶的作用是：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的__________。运载体应具备的条件：① 能够__________；② 有一个至多个__________；③ 有________基因，供重组 DNA 的鉴定和筛选；④ 对受体细胞________；⑤ 大小适宜。质粒作为常用载体，基本结构包括复制起点、_________、_________、 _________ 、 _________。 2.获取目的基因的常用方法：从__________中获取、利用_________扩增、_______合成、比较__________，从中获取等。PCR 技术的原理：______________。PCR 技术需要的条件：模板 DNA、dNTP、_________ 、_________、缓冲液、Mg²⁺等。PCR 的过程分为_________、 _________、__________三步。 教材主干知识要点填空 11 问题3：PCR 扩增目的基因，如何设计引物？怎么在两端添加限制酶序列？ 78页 PCR反应过程示意图 变性 90-95℃ 复性 55-60℃ 延伸 72℃ PCR 扩增目的基因，在引物5’端添加限制酶序列 引物设计：引物与目的基因的3’端反向互补 引物作用：DNA聚合酶从引物的3’端连接脱氧核苷酸 活动3 梳理引物设计原则 问题4：运用双酶切法构建基因表达载体有什么优点？双酶切法选择限制酶的基本要求有哪些？ 80页 a链 b链 双酶切法优点： 避免载体和目的基因自身环化。 避免目的基因和载体反向连接。 提高重组质粒构建的成功率。 （因为双酶切法是保证构建成功的关键技术，所以基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤）。 活动4 对比单酶切法与双酶切法，分析双酶切法在载体构建中的作用 转录方向 转录模板链 启动子+转录模板链3’端 限制酶选择基本要求： 不切割目的基因的编码区(避免破坏目的基因的结构和功能) 不破坏载体的关键结构(复制原点、标记基因、启动子等) 载体和目的基因产生方向正确且互补的黏性末端(选择限制酶时通常优先保障质粒，切割目的基因时可选择同尾酶或通过PCR技术添加限制酶序列)。 80页 问题4：运用双酶切法构建基因表达载体有什么优点？双酶切法选择限制酶的基本要求有哪些？ 活动4 对比单酶切法与双酶切法，分析双酶切法在载体构建中的作用 3.PCR 扩增目的基因时，引物要与模板 DNA互补配对，分别结合在目的基因的_____端。引物长度一般为20～30个核苷酸，不能发生自身互补配对。若要在目的基因两端添加限制酶序列，应将限制酶识别序列加在引物的_____端，不影响引物与模板的结合。添加的限制酶序列不能出现在目的基因内部。 4.“双酶切法”使用2种限制酶分别切割目的基因和载体（质粒）。双酶切法的优点：防止质粒__________、防止目的基因__________、保证目的基因__________插入质粒。选择限制酶的基本要求：① 酶切位点不破坏复制原点、__________、__________； ② 两种酶切后产生的黏性末端__________；③ 不破坏__________内部序列。 教材主干知识要点填空 15 问题5：将目的基因导入原核细胞、植物细胞、动物细胞的方法各有哪些？ 受体细胞 导入方法 具体操作 原核细胞 用Ca²⁺处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态（感受态） 植物细胞 农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，可将Ti质粒上的T-DNA转移至受体细胞并整合到染色体DNA上 基因枪法 将目的基因导入单子叶植物细胞的常用方法，利用高压气体将包裹目的基因的金粉或钨粉颗粒射入细胞 花粉管通道法 我国科学家独创，将目的基因通过花粉管通道导入受精卵 动物细胞 将目的基因直接注入受精卵细胞，是动物基因工程常用的导入方法 活动5 归纳目的基因导入受体细胞的方法 Ca²⁺处理法 用Ca²⁺处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态（感受态） 农杆菌转化法 农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，可将Ti质粒上的T-DNA转移至受体细胞并整合到染色体DNA上 显微注射法 将目的基因直接注入受精卵细胞，是动物基因工程常用的导入方法 81页 82页 植物组织 培养技术 农杆菌转化法 显微注射法——受精卵 活动5 归纳目的基因导入受体细胞的方法 如何将目的基因导入酵母菌细胞？ 受体细胞 导入方法 具体操作 原核细胞 Ca²⁺处理法 用Ca²⁺处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态（感受态） 植物细胞 农杆菌转化法 农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，可将Ti质粒上的T-DNA转移至受体细胞并整合到染色体DNA上 基因枪法 将目的基因导入单子叶植物细胞的常用方法，利用高压气体将包裹目的基因的金粉或钨粉颗粒射入细胞 花粉管通道法 我国科学家独创，将目的基因通过花粉管通道导入受精卵 动物细胞 显微注射法 将目的基因直接注入受精卵细胞，是动物基因工程常用的导入方法 常用感受态细胞法：①用CaCl2处理 ②施加电场处理 ③PEG处理 活动5 归纳目的基因导入受体细胞的方法 问题6：如何筛选成功插入目的基因的菌株？目的基因导入受体细胞后，如何进行检测与鉴定？ 98页 含目的基因 的重组质粒 空质粒 初步筛选： 利用载体的标记基因，如含抗生素抗性基因的载体，将受体细胞接种在含对应抗生素的培养基上，存活细胞为含载体的细胞（可能是重组载体或空载体） 活动6 梳理筛选成功导入重组载体细胞的方法 98页 含目的基因 的重组质粒 普通质粒 双筛选法 问题6：如何筛选成功插入目的基因的菌株？目的基因导入受体细胞后，如何进行检测与鉴定？ 活动6 梳理筛选成功导入重组载体细胞的方法 质粒中没有LacZ 基因，怎么筛选（证明质粒中含有目的基因）？ 进一步筛选方法： PCR-电泳：以受体细胞DNA为模板，用目的基因特异性引物扩增，后琼脂糖凝胶电泳，若出现预期大小的条带，说明目的基因已导入。 双酶切-电泳：提取细胞中的质粒，“双酶切法”后琼脂糖凝胶电泳，若出现目的基因条带和载体条带，说明重组载体构建成功。 含目的基因 的重组质粒 空质粒 活动6 梳理筛选成功导入重组载体细胞的方法 注意：外源DNA等因素的污染，可能造成电泳条带数异常 什么是琼脂糖凝胶电泳？琼脂糖凝胶电泳操作时有哪些注意事项？ 84页 关键步骤 活动7 梳理琼脂糖凝胶电泳的原理及操作步骤 问题6：如何筛选成功插入目的基因的菌株？目的基因导入受体细胞后，如何进行检测与鉴定？ 82页 分子水平检测： DNA水平(PCR-电泳或DNA分子杂交)： 用同位素或荧光标记的单链核酸作探针,与受体细胞的DNA杂交,若出现杂交带,说明目的基因已导入。 RNA水平(分子杂交)：用探针与受体细胞的mRNA杂交，若出现杂交带，说明目的基因已转录。 蛋白质水平(抗原-抗体杂交)：若出现杂交带，说明目的基因已翻译。 个体水平鉴定：抗性实验或性状观察。 活动7 梳理目的基因检测与鉴定方法 5.导入原核细胞（如大肠杆菌）：__________法（用__________处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态，即__________细胞）。导入植物细胞：常用__________法，其次还有__________法。导入动物受精卵：__________法。 6.初步筛选成功插入目的基因的菌株：利用质粒上的__________，在含__________的培养基上培养。分子水平检测：检测转基因生物染色体 DNA 上是否插入目的基因：__________技术。检测目的基因是否转录出 mRNA：__________技术。检测目的基因是否翻译成蛋白质：__________技术。个体水平鉴定：进行________实验或________实验。 教材主干知识要点填空 24 第29讲 基因工程的应用和蛋白质工程、DNA粗提取与鉴定实验 专题八 基因工程和蛋白质工程 人教版高中生物学高三一轮专题复习 考点聚焦 分析考点：2024安徽卷14、2023福建卷4、2024河北卷13、2023广东卷11、2022湖南卷22、2024河北卷22节选。 2024安徽卷14、2023广东卷11：考查DNA粗提取与鉴定的原理、试剂作用和操作。 2023福建卷4、2024河北卷13：考查PCR技术、琼脂糖凝胶电泳、微生物培养操作。 2022湖南卷22：考查蛋白质工程的流程、目的基因获取方法、酶解产物分析。 2024河北卷22节选：考查基因工程（植物生物反应器）的载体构建、目的基因导入与检测、生物反应器优点。 聚焦DNA粗提取与鉴定、PCR技术、蛋白质工程、基因工程（植物生物反应器）等考点。 高中生物学课标要求和考情分析 课标要求 1.举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。 2.举例说明依据人类需要对原蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。 3.活动：DNA的粗提取与鉴定实验和PCR扩增DNA片段并完成电泳鉴定。 考情分析 1.基因工程的应用和蛋白质工程(2022河北卷24；2022广东卷22；2022全国乙卷38；2022湖南卷22) 2.DNA的粗提取与鉴定(2024山东卷13；2024安徽卷14；2024河北卷13；2023福建卷4；2022山东卷13；2023广东卷11) 3.DNA片段的扩增与电泳鉴定(2024海南卷15；2024浙江6月选考，20；2024江西卷19；2024黑吉辽卷7；2023山东卷25；2023江苏卷22；2022辽宁卷12；2022江苏卷24) 1.利用蛋白质工程生产蛋白质的基本步骤是什么？ 2.乳腺生物反应器、膀胱生物反应器的优点是什么？ 3.DNA粗提取的实验原理是什么？NaCl和酒精的作用分别是什么？鉴定DNA的常用试剂是什么？反应条件及实验现象分别是什么？ 4.琼脂糖凝胶电泳鉴定DNA片段的原理是什么？ 教材知识基础问题 问题1：利用蛋白质工程生产蛋白质的基本步骤是什么？ 94页 生产速效胰岛素类似物 95页 蛋白质工程的基本步骤 蛋白质工程：改造现有基因（使目的基因发生定点突变）或合成基因(氨基酸序列→ mRNA序列→cDNA序列) →基因工程生产蛋白质 活动1 梳理蛋白质工程生产蛋白质的基本步骤 问题2：乳腺生物反应器、膀胱生物反应器的优点是什么？ 95页 乳腺生物反应器：处于生殖期的雌性动物生产高纯度蛋白质药物，具有产物纯度高、易分离，产量大的优点。 特异性启动子 活动2 梳理乳腺生物反应器的操作过程 基因工程+胚胎工程 膀胱生物反应器：雌雄动物均可，适用于长期连续收集的产物，产物随尿液排出，具有不受性别/年龄限制，收集便捷等优点。 问题3：DNA粗提取的原理是什么？NaCl和95%酒精的作用是什么？鉴定DNA的试剂、条件及现象是什么？ 活动3 梳理DNA粗提取与鉴定实验的实验原理、实验步骤 74页 75页 注意：外源DNA等因素的污染，可能造成电泳条带数异常 84页 关键步骤 活动4 梳理琼脂糖凝胶电泳的原理及操作步骤 问题4：琼脂糖凝胶电泳鉴定DNA片段的原理是什么？ 1.蛋白质工程基本步骤：从预期的________出发。设计预期的_______。推测应有的________序列。找到并改变相对应的_______序列（基因）。生产出所需要的_________。 2.乳腺生物反应器优点：产量______；产品质量______；成本______；易从______中提取，对动物______伤害。膀胱生物反应器突出优点：不受______和______限制，雌雄动物、不同年龄段均可生产。 3. DNA 粗提取实验原理：DNA 在不同浓度______溶液中溶解度不同；DNA 不溶于______，而某些蛋白质等杂质可溶。NaCl 作用：用______ mol/L NaCl 溶解 DNA；用______ mol/L NaCl 析出 DNA。酒精作用：体积分数为______的冷酒精，使 DNA析出，与杂质分离。DNA 鉴定试剂：________。反应条件：_________条件下。实验现象：溶液呈现______色。 4.DNA 分子带负电、具有______性，在电场中向_____极移动；不同 DNA 片段______不同，迁移______不同，从而实现分离与鉴定。 教材主干知识要点填空 33 $