2022高考生物高频重点考点复习讲解- 基因工程

解密17 基因工程考点热度 内容索引核心考点1 重组DNA技术的基本工具核心考点2 基因工程的基本操作程序核心考点3 基因工程的应用核心考点4 蛋白质工程的原理和应用核心考点5 生物技术的安全性与伦理问题考点由高考知核心知识点预测基因工程（2021 湖北卷）7基因工程.（2021 山东卷）4. 基因工程（2021 山东卷）5. 基因工程（2021 山东卷）13.DNA的粗提取与鉴定（2021 天津卷）11、12.基因工程（2021 全国卷 甲）12.基因工程（2021 全国卷 乙）12.基因工程（2021 浙江卷）29.细胞工程、基因工程（2021 北京卷）16. 基因工程（2021 广东卷）22.基因工程（2021 海南卷）25.基因工程（2021 河北卷）24. 基因工程（2021 湖南卷）22.基因工程、细胞工程（2021 辽宁卷）24. 基因工程（2021 天津卷）16.基因工程基因工程是选修教材中的重点考察内容之一，题型一般是生物试卷的最后一道简答题。基因工程：基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。第一部分 重组DNA技术的基本工具有关核酸的方向性问题：核苷酸：123451碳连碱基2碳（脱氧核糖连无氧；核糖有氧）3碳连羟基（-OH）5碳连磷酸一条脱氧核苷酸链（DNA单链）:Ø 一端的3碳上有游离的羟基（-OH），叫3端；Ø 另一端的5碳上有游离的磷酸基团，叫5端。Ø 一条核糖核苷酸链（RNA链）也是如此。DNA是由两条脱氧核苷酸链，按反向平行的方式构成DNA聚合酶：总是从引物的3端连接脱氧核苷酸（沿着模板链的5-3方向合成子链）总是从引物的3端连接核糖核苷酸（沿着模板链的5-3方向合成子链）RNA聚合酶：tRNA的3端结合氨基酸翻译时核糖体的移动方向：沿着mRNA的5-3方向移动限制性内切核酸酶识别的序列：沿5-3方向读取重组DNA技术的基本工具限制性内切核酸酶“分子手术刀”DNA连接酶“分子缝合针”基因进入受体细胞的载体“分子运输车”限制性内切核酸酶“分子手术刀”：1、来源：2、对原核生物的作用：3、作用：l 作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。l 结果：切割DNA成为两个DNA片段识别的序列：沿5-3方向读取大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，少数4个、8个。多数为回文序列（因此，切割形成的黏性末端碱基序列：既相同，又互补）黏性末端：主要是原核生物防止外来病原物的侵害,将外源DNA切割保证自身安全当限制酶在它识别序列的中心轴线(图中虚线）两侧将DNA分子的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；黏性末端特点：既相同，又互补当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。平末端：DNA连接酶“分子缝合针”从大肠杆菌中分离得到只能连接黏性末端，不能连接平末端恢复磷酸二酯键E.coli DNA连接酶：从T4噬菌体中分离出来既能连接黏性末端，又能连接平末端，但连接平末端的效率相对较低恢复磷酸二酯键T4 DNA连接酶：基因进入受体细胞的载体“分子运输车”l 最常用的载体：质粒质粒是一种裸露的、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。质粒适合做载体的特点（载体必需具备的特点）：有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中；能在受体细胞中进行自我复制，或可整合到受体细胞DNA上，随受体DNA同步复制；这些质粒上常有特殊的标记基因，四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子的筛选；对受体细胞无害。（真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。）l 在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体，动植物病毒等。DNA的粗提取与鉴定一、原理2、DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液NaCl浓度0.14 mol/LDNA的溶解度O3、在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色洋葱（30g）+研磨液（10mL）研磨方法二：直接将研磨液倒入塑料离心管中，在1500r/min的转速下离心5min，再取上清液放入烧杯中。在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液(体积分数为95%)，静置23min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA方法一：用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分溶解DNA2mol/L的NaCl溶液对照组：2mol/L的NaCl溶液+二苯胺试剂4mL沸水浴5min实验组：2mol/L的NaCl溶液+DNA+二苯胺试剂4mL沸水浴5min鉴定DNA方法二：将溶液倒入塑料离心管中，在10000 r/min的转速下离心5min，取沉淀物（弃上清液）取出DNA析出DNA在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4冰箱中放置几分钟后，再取上清液。方法一：取上清液二、过程1、DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精第二部分 基因工程的基本操作程序转基因抗虫棉的主要四个步骤：科学家不仅掌握了Bt基因的序列信息，也对Bt基因的表达产物Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解人工合成；利用PCR技术扩增；通过构建基因文库获取获取目的基因的方法：利用PCR获取和扩增目的基因：筛选合适的目的基因：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建构建目的：让目的基因在受体细胞中：稳定存在；遗传给下一代；表达和发挥作用构建过程：首先用一定的限制酶切割载体，使它出现一个切口；然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段；再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处，这样就形成了一个重组DNA分子基因表达载体的组成：终止子相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停下来，它位于基因的下游，也是一段有特殊序列结构的DNA片段。终止子：标记基因：（如，抗生素抗性基因）将含有目的基因的细胞筛选出来目的基因：启动子：启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，紧挨转录的起始位点，它是RNA聚合酶识别和结合的部位。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。（如，Bt抗虫蛋白基因）位于启动子和终止子之间。将目的基因导入受体细胞花粉管通道法：导入动物细胞：显微注射法利用显微注射将目的基因注入动物的受精卵中(图3-8)，这个受精卵将发育成为具有新性状的动物一般先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。导入原核细胞：可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注人子房中；可以在植物受粉后的一定时间内，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农杆菌转化法：导入植物细胞：目的基因的检测与鉴定首先是分子水平的检测，包括：其次，还需要进行个体生物学水平的鉴定：通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因检测Bt基因是否转录出了mRNA；从转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原一抗体杂交，检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白等。例如，通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。有关的基本概念：目的基因：用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就是目的基因。它主要是指编码蛋白质的基因，如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。（也可以是一些具有调控作用的因子）定义：获取目的基因的有效方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一扩增目的基因的方法：PCR技术引物：引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。（复制一段DNA需要两种引物）定义：特点：长度通常为2030个核苷酸PCR需要2种引物有方向性G-C碱基对越多，复性温度越高，pcr反应越快。作用：使DNA聚合酶能够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸Bt抗虫蛋白基因（简称Bt基因）苏云金杆菌通过产生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来杀死棉铃虫。当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。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。因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。农杆菌转化法1、转化：是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。2、农杆菌转化法的原理：3、具体操作方法：农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力。农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。根据农杆菌的这种特点，如果将目的基因插入Ti质粒的T-DNA中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞。随着转化