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幻灯片 2综合分析近几年各地高考理综试题生物部分，本专题有以下高考命题规律。
1.命题内容：基因工程的基本工具、基本操作程序、基因工程的应用。
2.命题形式：有选择题和非选择题两种题型。
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幻灯片 3 3.命题思路：三种基本工具的作用及基因工程程序操作步骤是考试的热点；本部分可结合必修内容进行考查，同时也容易和胚胎工程、细胞工程一起进行综合考查。
4.命题趋势：基因诊断、基因治疗、基因产品是生命研究的热点和前沿之一，是社会关注的焦点和热点。从如何获取目的基因,到基因表达载体的构建,及如何导入受体细胞,包括最后的检测与鉴定,是基因工程的完整过程,也是命题点所在。
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幻灯片 4 根据近几年高考命题特点和规律，本专题的复习备考策略如下。
1.知识方面：掌握三种工具的作用特点和基本操作程序；了解基因工程的应用和蛋白质工程的过程。
2.能力方面：能够将本节内容同必修2和选修3的其他内容综合理解和联系起来。
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幻灯片 6 一、基因工程
基因工程又叫做 DNA重组技术。是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组技术和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
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幻灯片 7二、基因工程的基本工具
1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）功能：识别特定的核苷酸序列，切断磷酸二酯键。
（2）结果：形成两种末端（即黏性末端和平末端）。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶
（1）类型：E·coli DNA连接酶、T4DNA连接酶。
（2）作用：连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
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幻灯片 83.“分子运输车”——载体
（1）质粒的本质：小型环状的DNA分子。
（2）具备条件：具有一至多个限制酶切割位点；具有标记基因；在受体细胞中复制并稳定保存。
（3）其他载体：最常用的载体是质粒。其他载体有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
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幻灯片 9三、基因工程的基本操作程序
1.目的基因的获取
（1）从基因文库中提取:基因文库包括 基因组文库 和 部分基因文库 。
（2）利用化学方法直接 人工合成 。
（3）利用 PCR技术 扩增目的基因。
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幻灯片 10 2.基因表达载体的构建
一个基因表达载体的组成包括目的基因、 启动子、终止子 、标记基因 。
3.将目的基因导入受体细胞
（1）导入植物细胞最常用的方法：农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。
（2）导入动物细胞最常用的方法：显微注射技术。
（3）导入微生物细胞常用方法：用 感受态细胞法 （用Ca2+ 处理）。
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幻灯片 11 4.目的基因的检测与鉴定
（1）检测DNA上是否插入了目的基因和目的基因是否转录，方法是采用分子杂交技术。
（2）检测目的基因是否翻译，方法是进行抗原—抗体杂交。
（3）进行个体生物学水平 的鉴定。
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幻灯片 12 四、基因工程的应用
1.植物基因工程：（1）抗虫、抗病、抗逆转基因植物；（2）利用转基因改良植物的品质和利用植物生产药物等。
2.动物基因工程：（1）提高动物生长速度，改善畜产品品质；（2）生产药物（乳腺生物反应器）。
3.基因治疗：体内基因治疗和体外基因治疗。
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幻灯片 13 五、蛋白质工程
1.目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。
2.过程：预期蛋白质功能→ 设计蛋白质结构→ 推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列。
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幻灯片 141.基因拼接的理论基础
（1）DNA是主要的遗传物质；
（2）DNA的基本组成单位都是四种脱氧核糖核苷酸；
（3）DNA双螺旋结构。
2.外源基因表达的理论基础
（1）基因是控制生物性状独立遗传的单位；
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幻灯片 15 （2）遗传信息的传递都遵循中心法则；
（3）生物界共用一套遗传密码。
3.技术支持：基因转移载体的发现；工具酶的发明；DNA体外重组的实现；重组DNA表达实验的成功。
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幻灯片 16 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。这种酶在原核生物中的作用是防止外来病原物的侵害，将外源DNA切割保证自身安全。
（2）作用特点：
①切割外源DNA，对自身的DNA不起作用，达到保护自身的目的;
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幻灯片 18 （4）作用实质：使特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶
(1)类型：有两种DNA连接酶，E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶。
①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：
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幻灯片 19(2)与DNA聚合酶作用的比较
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幻灯片 20（3）与限制酶的比较
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幻灯片 21 3.“分子运输车”——载体
（1）作用：
①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。
②利用载体在宿主细胞内对目的基因大量复制。
（2）具备的条件：
①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
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幻灯片 22（3）种类：
①最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
②其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
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幻灯片 23 1.目的基因的获取
（1）直接分离基因：从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库中或者cDNA文库中分离。
（2）人工合成的方法：目前人工合成基因的方法主要有两条途径。
①逆转录法：以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。
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幻灯片 24 ②化学方法合成：已知核苷酸序列的小片段基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。
（3）利用PCR技术扩增目的基因
PCR是一种细胞外扩增DNA片段的技术，叫聚合酶链式反应。原理是利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解旋与结合。
PCR的反应过程包括:①变性：高温下双链DNA在热作用下氢键断裂，形成两条单链DNA。②复性：低温两种引物通过碱基互补配对原则与两条单链DNA结合。③延伸：中温条件下，在Taq DNA聚合酶的作用下，以四种脱氧核糖核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则，合成DNA新链。
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幻灯片 25 2.基因表达载体的构建
（1）基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因。
（2）构建方法
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幻灯片 263.将目的基因导入受体细胞
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幻灯片 28 5.用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的β-珠蛋白
（1）从小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的编码序列（cDNA）。
（2）将cDNA连接上在大肠杆菌中可以适用的启动子，另外加上抗四环素基因，构建成一个表达载体。
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幻灯片 29 （3）将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌。如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会因不含有抗四环素基因而死掉；如果培养基上长出大肠杆菌菌落，则表明β-珠蛋白基因已进入其中。
（4）培养进入了β-珠蛋白基因的大肠杆菌，收集菌体，破碎后从中提取β-珠蛋白。
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幻灯片 30 农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题。
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幻灯片 33 （1）一般农杆菌不能感染的植物是单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物，利用其感染性，可实现将目的基因导入到植物细胞。真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上的是农杆菌T-DNA片段，因此目的基因必须插入到该部位才能成功转移。（2）根据T-DNA这一转移特点，可以推测该DNA片段可控制合成DNA连接酶、限制酶，才能实现与双子叶植物细胞染色体DNA的整合。（3）植物细胞受伤后可产生酚类物质，促进农杆菌向植物细胞转移。
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幻灯片 34 （1）单子叶植物 将目的基因导入到植物细胞 染色体的DNA T-DNA片段（内部） （2）DNA连接酶、限制酶 （3）酚 （4）植物组织培养 （5）基因枪法、花粉管通道法
（4）d过程涉及的生物学技术是植物组织培养，通过脱分化、再分化，最终形成完整的植物体。
（5）植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还可采用基因枪法和花粉管通道法等。
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幻灯片 351.植物基因工程应用
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幻灯片 362.动物基因工程应用
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幻灯片 373.基因治疗
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幻灯片 384.乳腺生物反应器与微生物生产的比较
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幻灯片 39 a.如果工程菌为原核生物，因其没有内质网、高尔基体，所以不能生产糖蛋白类物质。
b.基因治疗能从根本上治疗遗传病，不能治疗传染病，但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理，只处于初期的试验阶段。
c.乳腺生物反应器受生物性别的限制，但从动物的尿液中提取的目的基因产物则不受性别限制。
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幻灯片 405.蛋白质工程
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幻灯片 41 下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )
A.我国的转基因抗虫棉转入的抗虫基因是Bt毒蛋白基因
B.利用乳腺生物反应器能够获得一些重要医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因转入了动物的乳腺细胞中
C.由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用
D.为培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
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幻灯片 42 转基因抗虫棉转入的抗虫基因是Bt毒蛋白基因；利用乳腺生物反应器能够获得人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因转入了动物的受精卵细胞中，且在乳腺细胞中表达产生了人的血清白蛋白；大肠杆菌细胞中缺少内质网、高尔基体等细胞器，获得人的干扰素后要经过进一步的修饰才具有生物活性；为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时可以受精卵为受体细胞，也可以是体细胞。
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