高中生物選修三《專題1 基因工程》復(fù)習(xí)課件

1、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)Ecoli DNA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,Ecoli DNA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DN

2、A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(qǐng)回答下列問(wèn)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、(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Eco R相比較，使用Bam H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(kù)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(cè),DNA連接,鑒別和篩選含

4、有目的基因的細(xì)胞,蔗糖為唯一含碳營(yíng)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(cè)和篩選。學(xué).科.網(wǎng) zxxk,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(kù)中獲取目的基因 優(yōu)點(diǎn)：有了基因文庫(kù)，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(cè)與鑒定,人工合成目的基因,利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 aPCR：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DN

5、A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(cè)的一種很靈敏的方法。 b目的：通過(guò)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)建學(xué).科.網(wǎng) zxxk. 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(lái)說(shuō)，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

6、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(méi)有 AB 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(guò)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

7、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(guò)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(cè)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(guò)程如圖所示。質(zhì)粒

8、上有Pst 、Sma 、EcoR 、Apa 等四種限制酶切割位點(diǎn)。請(qǐng)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(zhǎng)，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

9、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(jiǎn)稱Bt基因)及形成轉(zhuǎn)基因抗蟲植物的圖解。請(qǐng)分析回答,1)寫出b過(guò)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

10、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(guò)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(guò)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(cè)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

11、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(zhǎng)激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答： (1)將人的生長(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)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。

12、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(shuō)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(guò)的新型蛋白質(zhì)分子 C對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過(guò)直接改造相應(yīng)的mRNA來(lái)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(guò)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(lái)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(wú)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