廣東省連州市連州中學(xué)高中生物《專題1 基因工程》復(fù)習(xí)課件 新人教版選修3.ppt

選修3現(xiàn)代生物科技專題 專題1基因工程 一 基因工程的工具及其操作程序1 基因工程的基本工具 限制酶 dna連接酶 載體 切割目的基因和載體 連接dna片段 形成重組dna 攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞 核苷酸的脫氧核糖與磷酸間形成的磷酸二酯鍵 1 識(shí)別特定的核苷酸序列 2 在特定位點(diǎn)上切割 1 e colidna連接酶只連接黏性末端 2 t4dna連接酶連接黏性末端和平末端 1 能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制 2 有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn) 3 具有特殊的標(biāo)記基因 ecor 限制酶sma 限制酶 e colidna連接酶t4dna連接酶 質(zhì)粒 噬菌體 動(dòng)植物病毒 1 限制酶不切割自身dna的原因是 原核生物不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾 2 dna連接酶起作用時(shí)不需要模板 2 載體 1 作用 將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi) 利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制 2 具備的條件 能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制 有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn) 具有特殊的標(biāo)記基因 以便進(jìn)行篩選 例1 2010 江蘇高考 t27 下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn) 圖1 圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn) 請回答下列問題 1 一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)sma 切割前后 分別含有 個(gè)游離的磷酸基團(tuán) 2 若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造 插入的sma 酶切位點(diǎn)越多 質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越 3 用圖中的質(zhì)粒和外源dna構(gòu)建重組質(zhì)粒 不能使用sma 切割 原因是 4 與只使用ecor 相比較 使用bamh 和hind 兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒 外源dna的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止 0 2 高 sma 會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因 外源dna中的目的基因 質(zhì)粒和含目的基因的外源dna片段自身環(huán)化 5 為了獲取重組質(zhì)粒 將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合 并加入 酶 6 重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了 7 為了從cdna文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因 將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體 然后在 的培養(yǎng)基因培養(yǎng) 以完成目的基因表達(dá)的初步檢測 dna連接 鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞 蔗糖為唯一含碳營養(yǎng)物質(zhì) 1 獲取目的基因和切割載體時(shí)使用同一種限制酶 目的是產(chǎn)生相同的黏性末端 2 獲取一個(gè)目的基因需限制酶切割兩次 共產(chǎn)生4個(gè)黏性末端或平末端 3 限制酶切割位點(diǎn)的選擇必須保證標(biāo)記基因的完整性 以便于檢測和篩選 2 基因工程的基本操作程序 1 目的基因的獲取 從基因文庫中獲取目的基因優(yōu)點(diǎn) 有了基因文庫 就可以隨時(shí)從中提取所需要的目的基因 引入受體細(xì)胞使之表達(dá) 目的基因的獲取 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 目的基因的檢測與鑒定 人工合成目的基因 利用pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因a pcr 是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定dna片段的核酸合成技術(shù) pcr擴(kuò)增是獲取目的基因的一種非常有用的方法 也是進(jìn)行分子鑒定和檢測的一種很靈敏的方法 b 目的 通過指數(shù)式擴(kuò)增獲取大量的目的基因 2 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 目的 使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在 并可以遺傳給下一代 并使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用 2 基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法 1 一般來說 天然載體往往不能滿足人類的所有要求 因此人們根據(jù)不同的目的和需要 需要對(duì)某些天然的載體進(jìn)行人工改造 2 插入的目的基因的表達(dá)需要調(diào)控序列 因而用作載體的質(zhì)粒的插入部位之前需有啟動(dòng)子 之后需有終止子 1 2009年濰坊模擬 質(zhì)粒作為 分子運(yùn)輸車 的條件是 能夠自我復(fù)制 雙鏈環(huán)狀dna分子 有多個(gè)限制酶切點(diǎn) 有標(biāo)記基因 真核細(xì)胞中沒有a b c d 答案 c 2 2009年南通調(diào)研 下列關(guān)于基因表達(dá)載體構(gòu)建的相關(guān)敘述 不正確的是 a 需要限制酶和dna連接酶b 必須在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行c 抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因d 啟動(dòng)子位于目的基因的首端 答案 b 3 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 目的 目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)并在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程 受體細(xì)胞種類不同 導(dǎo)入方法不同 受體生物不同 所用的受體細(xì)胞種類也不相同 a 植物 可以是卵細(xì)胞 受精卵 體細(xì)胞 可經(jīng)組織培養(yǎng)成為完整植株 b 動(dòng)物 受精卵 因?yàn)轶w細(xì)胞的全能性受到嚴(yán)格限制 轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì) 目的基因整合到受體細(xì)胞染色體基因組中 基因工程中受體細(xì)胞的選擇基因工程的目的不同 可選用的受體細(xì)胞不同 1 培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 受體細(xì)胞一般選用受精卵 2 培育轉(zhuǎn)基因植物 受體細(xì)胞可選用受精卵或體細(xì)胞 若選用體細(xì)胞 再通過植物組織培養(yǎng) 即可獲得轉(zhuǎn)基因植株 3 若生產(chǎn)基因工程藥品 受體細(xì)胞一般選用細(xì)菌 利用細(xì)菌繁殖速度快的特點(diǎn) 可在短期內(nèi)獲得大量產(chǎn)品 4 目的基因的檢測與鑒定 dna分子雜交技術(shù) dna和dna之間 核酸分子雜交技術(shù) dna和mrna之間 蛋白質(zhì)分子雜交 抗原和抗體之間 是否成功顯示出雜交帶 同上 同上 例2 2009 福建高考 t32 轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的培育過程如圖所示 質(zhì)粒上有pst sma ecor apa 等四種限制酶切割位點(diǎn) 請回答 1 構(gòu)建含抗病基因的表達(dá)載體a時(shí) 應(yīng)選用限制酶 對(duì) 進(jìn)行切割 2 培養(yǎng)基中的卡那霉素會(huì)抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長 欲利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細(xì)胞 應(yīng)使基因表達(dá)載體a中含有 作為標(biāo)記基因 pst ecor 含抗病基因的dna 質(zhì)粒 抗卡那霉素基因 1 使用限制酶切割目的基因和質(zhì)粒時(shí) 既要保證形成相同黏性末端 又要考慮保證目的基因和質(zhì)粒中的標(biāo)記基因的完整性 2 標(biāo)記基因是鑒別受體細(xì)胞中是否含目的基因的依據(jù) 利用質(zhì)粒作載體時(shí)往往利用其上的某抗性基因作標(biāo)記基因 又可利用其抗性在適當(dāng)?shù)倪x擇培養(yǎng)基上選擇培養(yǎng) 2 如圖表示從蘇云金芽孢桿菌分離出殺蟲晶體蛋白基因 簡稱bt基因 及形成轉(zhuǎn)基因抗蟲植物的圖解 請分析回答 1 寫出b過程的表達(dá)式 2 人工合成目的基因的方法有 3 將目的基因和載體 質(zhì)粒 結(jié)合的工具酶有 酶和 酶 4 科學(xué)家計(jì)劃從哺乳動(dòng)物的乳汁中提取某種抗體 應(yīng)將控制抗體合成的基因?qū)朐摲N動(dòng)物的 中 導(dǎo)入基因成功表達(dá)的標(biāo)志是 答案 1 bt基因mrna原毒素 晶體蛋白 2 反轉(zhuǎn)錄法 化學(xué)合成法 3 限制性核酸內(nèi)切dna連接 4 受精卵動(dòng)物乳汁中含此種抗體 二 基因工程的應(yīng)用成果及蛋白質(zhì)工程1 基因工程的應(yīng)用成果 1 乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較 乳腺生物反應(yīng)器受生物性別的限制 若從動(dòng)物尿液中提取目的基因產(chǎn)物則不受性別限制 2 基因治療 基因治療是治療人類遺傳病的根本方法 但由于尚未全面了解基因調(diào)控機(jī)制和疾病的分子機(jī)理 基因治療只處于初期的臨床試驗(yàn)階段 2 蛋白質(zhì)工程 1 概念 是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ) 通過基因修飾或基因合成 對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造 或制造一種新的蛋白質(zhì) 以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求 2 過程 預(yù)期蛋白質(zhì)功能 設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測應(yīng)有的氨基酸序列 找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列 3 蛋白質(zhì)工程與基因工程比較 蛋白質(zhì)工程的實(shí)施步驟 蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)即 中心法則 的逆推 3 繼哺乳動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后 膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展 最近 科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠 其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中 請回答 1 將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞 常用方法是 2 進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí) 通常要將外源基因轉(zhuǎn)入 中 原因是 顯微注射技術(shù) 受精卵 或早期胚胎 受精卵 或早期胚胎細(xì)胞 具有全能性 可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞表達(dá) 3 通常采用 技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組 4 在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí) 應(yīng)使外源基因在小鼠的 細(xì)胞中特異表達(dá) 5 為使外源基因在后代長期保持 可將轉(zhuǎn)基因小鼠體細(xì)胞的 轉(zhuǎn)入 細(xì)胞中構(gòu)成重組細(xì)胞 使其發(fā)育成與供體具有相同性狀的個(gè)體 該技術(shù)稱為 dna分子雜交 核酸探針 膀胱上皮 細(xì)胞核 去核的卵 核移植 或克隆 4 2010年南京調(diào)研 下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法 正確的是 a 蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作b 蛋白質(zhì)工程能生產(chǎn)出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子c 對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的mrna來實(shí)現(xiàn)的d 蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是相同的 答案 b 2009年高考浙江理綜卷 下列關(guān)于基因工程的敘述 錯(cuò)誤的是 a 目的基因和受體細(xì)胞均可來自動(dòng) 植物或微生物b 限制性核酸內(nèi)切酶和dna連接酶是兩類常用的工具酶c 人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無生物活性 d 載體上的抗性基因有利于篩選含重組dna的細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá) 答案 d 2008年全國卷 已