2022高三生物三轮 专题二基因结构与基因工程突破课件.ppt

小专题二小专题二 基因结构与基因工程基因结构与基因工程核心考点整合核心考点整合考点整合一考点整合一:基因的结构基因的结构项目项目原核基因原核基因真核基因真核基因结构结构示意图示意图非编非编码区码区结构结构位于编码区的上游和下游，有调位于编码区的上游和下游，有调控序列控序列作用作用调控序列能调控遗传信息的表达调控序列能调控遗传信息的表达编编码码区区结构结构编码区是连续的，无编码区是连续的，无外显子和内含子之分外显子和内含子之分编码区是间隔的，不连续的，编码区是间隔的，不连续的，分为能编码蛋白质的外显子分为能编码蛋白质的外显子和不能编码蛋白质的内含子和不能编码蛋白质的内含子作用作用编码蛋白质编码蛋白质外显子编码蛋白质外显子编码蛋白质相相同同点点在结构上均有编码区和起调控作用的非编码区；在结构上均有编码区和起调控作用的非编码区；都能储都能储存、传递和表达遗传信息，决定生物性状，且可发生突变；存、传递和表达遗传信息，决定生物性状，且可发生突变；非编码区均位于编码区的上游和下游，有调控序列，能调非编码区均位于编码区的上游和下游，有调控序列，能调控遗传信息的表达控遗传信息的表达(1)人类基因组人类基因组:是指人体是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息分子所携带的全部遗传信息(2)人的单倍体基因组人的单倍体基因组:由由24条双链条双链DNA分子组成分子组成(22条常染条常染色体色体DNA和和X Y性染色体性染色体DNA)(3)人类基因组方案人类基因组方案:分析测定人类基因组的核苷酸序列分析测定人类基因组的核苷酸序列(4)人类基因组方案主要内容人类基因组方案主要内容:绘制人类基因组的四张图绘制人类基因组的四张图,即即遗传图遗传图 序列图序列图 转录图和物理图转录图和物理图 (5)(5)争论人类基因组的意义争论人类基因组的意义对于各种疾病对于各种疾病,特殊是各种遗传病的诊断特殊是各种遗传病的诊断 治疗具有划时代治疗具有划时代的意义的意义 对于进一步明白基因表达的调控机制对于进一步明白基因表达的调控机制 细胞的生长细胞的生长 分化和分化和个体发育的机制个体发育的机制,以及生物的进化等也具有重要的意义以及生物的进化等也具有重要的意义 特殊提示特殊提示非编码序列包含非编码区非编码序列包含非编码区,但非编码区不包括真核基因的内但非编码区不包括真核基因的内含子含子(非编码序列非编码序列)对真核细胞基因结构而言对真核细胞基因结构而言,非编码序列包非编码序列包含非编码区和编码区中的内含子含非编码区和编码区中的内含子 对原核细胞基因结构而言对原核细胞基因结构而言,非编码序列即为非编码区非编码序列即为非编码区 特殊留意特殊留意:虽然终止密码子不能编虽然终止密码子不能编码蛋白质码蛋白质,但由于它位于但由于它位于mRNA上上,因此与它对应的脱氧核苷因此与它对应的脱氧核苷酸序列位于基因的编码区酸序列位于基因的编码区 原核细胞基因结构中编码区所含的碱基对数原核细胞基因结构中编码区所含的碱基对数=编码的氨基酸编码的氨基酸数数3 真核细胞基因结构中外显子所含的碱基对数真核细胞基因结构中外显子所含的碱基对数=编码的氨编码的氨基酸数基酸数3,而编码区所含的碱基对数不等于外显子所含的碱基而编码区所含的碱基对数不等于外显子所含的碱基对数对数,仍应加上内含子的碱基对数仍应加上内含子的碱基对数;真核细胞基因结构中外显真核细胞基因结构中外显子数子数=内含子数内含子数+1【典例【典例1】下图为真核生物细胞基因结构示意图下图为真核生物细胞基因结构示意图,图中属于图中属于编码序列的部分和变异后会导致该基因关闭的部分分别是编码序列的部分和变异后会导致该基因关闭的部分分别是()A.df c B.ceg aC.ceg b D.abdfh a解析解析 真核细胞基因结构中的非编码区和编码区中的内含真核细胞基因结构中的非编码区和编码区中的内含子属于非编码序列子属于非编码序列,编码序列只有编码区中的外显子编码序列只有编码区中的外显子ceg a是是RNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点,一旦变异将不能被一旦变异将不能被RNA聚合酶识别聚合酶识别,导导致该基因关闭致该基因关闭,故故B正确正确 答案答案 B【互动探究【互动探究1】(2021河南试验中学月考河南试验中学月考)以下有关基因结以下有关基因结构和功能的表达中构和功能的表达中,错误选项错误选项()解析解析 此题主要考查基因的结构与功能此题主要考查基因的结构与功能,懂得懂得“具有遗传具有遗传效应的片段到底是什么效应的片段到底是什么”是解答此题的关键点是解答此题的关键点 由基因的定由基因的定义义“基因是具有遗传效应的基因是具有遗传效应的DNADNA片段片段”可知可知,非编码区属于基非编码区属于基因上的结构因上的结构,因此也具有遗传效应因此也具有遗传效应(调控作用调控作用),),故故A A错误错误 无论无论是编码区仍是非编码区碱基的转变是编码区仍是非编码区碱基的转变,都属于基因结构中碱基都属于基因结构中碱基的转变的转变,因此属于基因突变因此属于基因突变,故故C C正确正确 RNARNA聚合酶结合的位点聚合酶结合的位点位于非编码区位于非编码区,因此属于调控遗传信息表达的核苷酸序列因此属于调控遗传信息表达的核苷酸序列,故故D D也正确也正确 答案答案 A A考点整合二考点整合二:基因工程重点问题辨析基因工程重点问题辨析(1)目的基因与运载体有着相同的基本结构目的基因与运载体有着相同的基本结构四种脱氧核四种脱氧核苷酸缩合而成的双螺旋结构苷酸缩合而成的双螺旋结构,保证了不同生物的保证了不同生物的DNA分子可分子可以以“拼接拼接”到一起到一起;(2)全部生物共用一套密码子全部生物共用一套密码子,保证了目的基因在不同的宿主保证了目的基因在不同的宿主细胞内表达出相同的产物细胞内表达出相同的产物 限制性内切酶和限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位都是由磷酸和脱氧核连接酶的作用部位都是由磷酸和脱氧核苷酸形成的磷酸二酯键苷酸形成的磷酸二酯键 4.目的基因的目的基因的“检测检测”与与“表达表达”的比的比较较目的基因的检测目的基因的检测目的基因的表达目的基因的表达检测检测项目项目目的基因是否已被导入受体细目的基因是否已被导入受体细胞胞目的基因是否完成了转目的基因是否完成了转录和翻译过程录和翻译过程检测检测指标指标检测受体细胞是否表现出标检测受体细胞是否表现出标记基因所控制的性状；记基因所控制的性状；用含用含目的基因的目的基因的DNA探针检测受体探针检测受体细胞中是否含目的基因片段细胞中是否含目的基因片段检测受体细胞是否表现检测受体细胞是否表现出目的基因所控制的性出目的基因所控制的性状，或合成了与目的基状，或合成了与目的基因对应的产物因对应的产物【典典例例2】(2021江江苏苏生生物物，27)下下表表中中列列出出了了几几种种限限制制酶酶识识别别序序列列及及其其切切割割位位点点，图图1，图图2中中箭箭头头表表示示相相关关限限制制酶酶的的酶切位点；请回答以下问题：酶切位点；请回答以下问题：限制酶限制酶BamHHind EcoRSma识别序列识别序列及切割位及切割位点点GGATCC CCTAGGAAGCTT TTCGAAGAATT C CTTAAGCCCGGG GGGCCC(1)一个图一个图1所示的质粒分子经所示的质粒分子经Sma切割前后切割前后,分别含有分别含有_个游离的磷酸基团个游离的磷酸基团(2)如对图中质粒进行改造如对图中质粒进行改造,插入的插入的Sma酶切位点越多酶切位点越多,质粒质粒的热稳固性越的热稳固性越_(3)用图中的质粒和外源用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒构建重组质粒,不能使用不能使用Sma切割切割,缘由是缘由是_ 0 2高高Sma会破坏质粒的抗性基因会破坏质粒的抗性基因 外源外源DNA中的目的基因中的目的基因(4)与只使用与只使用EcoR相比较相比较,使用使用BamH和和Hind两种限两种限制酶同时处理质粒制酶同时处理质粒 外源外源DNA的优点在于可以防止的优点在于可以防止_(5)为了猎取重组质粒为了猎取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入并加入_酶酶(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_ 质粒和含目的基因的外源质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化片段自身环化DNA连接连接鉴别和选择含有目的基因的细胞鉴别和选择含有目的基因的细胞 (7)(7)为为了了从从cDNAcDNA文文库库中中分分别别猎猎取取蔗蔗糖糖转转运运蛋蛋白白基基因因,将将重重组组质质粒粒导导入入丢丢失失吸吸取取蔗蔗糖糖才才能能的的大大肠肠杆杆菌菌突突变变体体,然然后后在在_的的培培育育基基中中培培育育,以以完完成成目的基因表达的初步检测目的基因表达的初步检测 蔗糖为唯独含碳养分物质蔗糖为唯独含碳养分物质 解解析析 此此题题综综合合考考查查基基因因工工程程的的过过程程及及应应用用(1)(1)质质粒粒是是双双链链环环状状DNADNA分分子子,在在SmaSma切切割割前前没没有有游游离离的的磷磷酸酸基基因因,Sma,Sma作作用用于于两两个个核核苷苷酸酸之之间间的的磷磷酸酸二二酯酯键键,切切割割产产生生的的DNADNA片片段段末末端端是是平平末末端端,因因而而质质粒粒经经切切割割后后含含有有2 2个个游游离离的的磷磷酸酸基基因因(2)(2)质质粒粒的的热热稳稳固固性性主主要要由由氢氢键键的的数数量量打打算算,氢氢键键数数量量越越多多,质质粒粒的的热热稳稳固固性性越越高高,反反之之就就低低,DNA,DNA分分子子中中A A与与T T之之间间存存在在2 2个个氢氢键键,C,C与与G G之之间间存存在在3 3个个氢氢键键,因因此此DNADNA分分子子中中GCGC碱碱基基对对越越多多,热热稳稳固固性性就就越越高高,Sma,Sma识识别别CCCGGGCCCGGG序序列列,并并在在C C和和G G之之间间将将这这段段序序列列切切开开,也也就就是是质质粒粒中中SmaSma酶酶切切位位点点越越多多,GC,GC碱碱基基对对越多越多,热稳固性越高热稳固性越高 (3)(3)据据图图1 1可可知知,Sma,Sma切切割割的的位位点点在在抗抗生生素素抗抗性性基基因因之之中中,抗抗生生素素抗抗性性基基因因是是标标记记基基因因,应应尽尽量量防防止止破破坏坏,据据图图2 2可可知知SmaSma切切割割的的位位点点在在目目的的基基因因之之中中,破破坏坏了了目目的的基基因因,所所以以不不能能使使用用SmaSma切切割割(4)(4)用用同同种种限限制制酶酶切切割割后后的的质质粒粒和和目目的的基基因因,在在基基因因表表达达载载体体构构建建时时,常常形形成成三三种种直直接接方方式式,其其中中目目的的基基因因与与目目的的基基因因的的连连接接 质质粒粒与与质质粒粒的的连连接接是是无无效效的的连连接接,用用两两种种限限制制酶可防止此类现象酶可防止此类现象 (5)基基因因表表达达载载体体的的构构建建过过程程中中需需加加DNA连连接接酶酶,连连接接脱脱氧氧核核糖糖和和磷磷酸酸(6)抗抗生生素素抗抗性性基基因因属属于于标标记记基基因因,供供重重组组DNA的的鉴鉴定定和和选选择择(7)目目的的基基因因是是蔗蔗糖糖转转运运蛋蛋白白基基因因,将将其其导导入入丢丢失失吸吸取取蔗蔗糖糖才才能能的的大大肠肠杆杆菌菌突突变变体体后后,应应进进行行目目的的基基因因的的检检测测与与鉴鉴定定,可可依依据据受受体体细细胞胞是是否否含含有有蔗蔗糖糖转转运运蛋蛋白白,即即是是否否具具备备吸吸取取蔗蔗糖糖的的才才能能判判定定基基因因工工程程是是否否成成功功,因因而而可可在在含含有有蔗蔗糖糖(唯独碳源唯独碳源)的培育基中培育的培育基中培育【互互动动探探究究2】转转基基因因抗抗病病香香蕉蕉的的培培育育过过程程如如下下列列图图 质质粒粒上上有有Pst Sma，EcoR，Apa等等四四种种限限制制酶酶切切割割位位点点 请请回回答答:(1)构建含抗病基因的表达载体构建含抗病基因的表达载体A时时,应。