基因工程一輪復(fù)習(xí)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1基因工程一輪復(fù)習(xí)基因工程一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)一基因工程的基本工具及操作過程考點(diǎn)一基因工程的基本工具及操作過程1.基因工程的基本工具基因工程的基本工具(1)限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶限制酶)來源：主要從來源：主要從 生物中分離純化而來。生物中分離純化而來。作用：識別作用：識別 并切開特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的并切開特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的 。結(jié)果：產(chǎn)生結(jié)果：產(chǎn)生或平末端?；蚱侥┒?。原核原核特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵黏性末端黏性末端第1頁/共64頁如下圖所示，如下圖所示，EcoR限制酶識別的堿基序列是限制酶識別的堿基序列是 ，切割位點(diǎn)在，切割位點(diǎn)在 之間；

2、之間；Sma限制酶識別的堿基序列是限制酶識別的堿基序列是 ，切割位點(diǎn)在，切割位點(diǎn)在之間；說明限制酶具有之間；說明限制酶具有 。GAATTCG和和ACCCGGGG和和C專一性專一性第2頁/共64頁(2)DNA連接酶連接酶作用：將限制酶切割下來的作用：將限制酶切割下來的DNA片段片段 。類型類型拼接成拼接成DNA分子分子大腸桿菌大腸桿菌黏性末端黏性末端黏性末端和平黏性末端和平末端末端磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵第3頁/共64頁(3)載體載體其他載體：其他載體：噬菌體衍生物、噬菌體衍生物、等。等。載體的作用：攜帶外源載體的作用：攜帶外源DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞。片段進(jìn)入受體細(xì)胞。雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀DNA分子分子

3、限制酶切限制酶切割位點(diǎn)割位點(diǎn)標(biāo)記基因標(biāo)記基因動植物病毒動植物病毒第4頁/共64頁(1)基因工程基因工程2種工具酶的化學(xué)本質(zhì)分別是什么？運(yùn)載體的種類有哪些？種工具酶的化學(xué)本質(zhì)分別是什么？運(yùn)載體的種類有哪些？提示提示限制酶、限制酶、DNA連接酶其化學(xué)本質(zhì)均為蛋白質(zhì)。運(yùn)載體的種類有質(zhì)粒連接酶其化學(xué)本質(zhì)均為蛋白質(zhì)。運(yùn)載體的種類有質(zhì)粒(常用常用)、噬菌體衍生物、動植物病毒等。噬菌體衍生物、動植物病毒等。第5頁/共64頁(2)限制酶為何不切割自身限制酶為何不切割自身DNA?提示提示限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識別特定的堿基序列，并在特定的位點(diǎn)上進(jìn)行切割；限制酶不切割自身限制酶具有特異性，即一種限制酶

4、只能識別特定的堿基序列，并在特定的位點(diǎn)上進(jìn)行切割；限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。第6頁/共64頁第7頁/共64頁提示提示適合的質(zhì)粒是適合的質(zhì)粒是。由圖可知，質(zhì)粒。由圖可知，質(zhì)粒上無標(biāo)記基因，不適合作為載體；質(zhì)粒上無標(biāo)記基因，不適合作為載體；質(zhì)粒和和的標(biāo)記基因上都有限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點(diǎn)，使用該酶后將會導(dǎo)致標(biāo)記基因遭破壞，故均不宜選作載體。的標(biāo)記基因上都有限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點(diǎn)，使用該酶后將會導(dǎo)致標(biāo)記基因遭破壞，故均不宜選作載體。第8頁/共64頁2.基因工程的基本操作程序基因工

5、程的基本操作程序(1)目的基因的獲取目的基因的獲取目的基因：主要指目的基因：主要指 的基因，也可以是一些具的基因，也可以是一些具 作用的因子。作用的因子。編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì)調(diào)控調(diào)控基因文庫基因文庫mRNA反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄DNA合成儀合成儀第9頁/共64頁(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因工程的核心基因工程的核心目的：使目的基因目的：使目的基因，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。基因表達(dá)載體的組成基因表達(dá)載體的組成在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代傳給下一代RNA聚合酶聚合酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄目的基因目的基因第1

6、0頁/共64頁構(gòu)建過程構(gòu)建過程(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞受體細(xì)胞種類不同，導(dǎo)入方法不同受體細(xì)胞種類不同，導(dǎo)入方法不同同種限制酶同種限制酶DNA連接連接第11頁/共64頁農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法顯微注射法轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化法受精卵受精卵第12頁/共64頁(4)目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定第13頁/共64頁1.下列物質(zhì)或過程哪一項(xiàng)不影響磷酸二酯鍵數(shù)目變化？請逐項(xiàng)分析說明。下列物質(zhì)或過程哪一項(xiàng)不影響磷酸二酯鍵數(shù)目變化？請逐項(xiàng)分析說明。RNA聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、Taq酶酶DNA聚合酶、聚合酶、DNA連接酶、連接酶、DNA酶酶遺傳信息的翻譯、遺傳信息

7、的翻譯、PCR中中DNA解鏈解鏈cDNA文庫的構(gòu)建、基因突變過程文庫的構(gòu)建、基因突變過程提示提示RNA聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶和聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶和Taq酶的作用都會導(dǎo)致磷酸二酯鍵的數(shù)量增加，酶的作用都會導(dǎo)致磷酸二酯鍵的數(shù)量增加，DNA聚合酶和聚合酶和DNA連接酶的作用都會導(dǎo)致磷酸二酯鍵的數(shù)量增加，而連接酶的作用都會導(dǎo)致磷酸二酯鍵的數(shù)量增加，而DNA酶的作用會導(dǎo)致磷酸二酯鍵的數(shù)量減小，遺傳信息的翻譯會增加肽鍵的數(shù)目，酶的作用會導(dǎo)致磷酸二酯鍵的數(shù)量減小，遺傳信息的翻譯會增加肽鍵的數(shù)目，PCR中中DNA解鏈會減少氫鍵的數(shù)目，這兩個(gè)過程都不會影響磷酸二酯鍵的數(shù)目，解鏈會減少氫鍵的數(shù)目，這兩個(gè)過程都不會影響磷酸

8、二酯鍵的數(shù)目，cDNA文庫的構(gòu)建需要使用逆轉(zhuǎn)錄酶，這會導(dǎo)致磷酸二酯鍵數(shù)目增加，基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失和替換，其中增添和缺失會導(dǎo)致磷酸二酯鍵數(shù)目改變。文庫的構(gòu)建需要使用逆轉(zhuǎn)錄酶，這會導(dǎo)致磷酸二酯鍵數(shù)目增加，基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失和替換，其中增添和缺失會導(dǎo)致磷酸二酯鍵數(shù)目改變。第14頁/共64頁2.(教材教材P4“尋根問底尋根問底”改編改編)根據(jù)你所掌握的知識，你能分析出限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？根據(jù)你所掌握的知識，你能分析出限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？提示提示原核生物容易受到自然界外源原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長期的進(jìn)化

9、過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源的入侵，但是，生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會利用限制酶將外源侵入時(shí)，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。第15頁/共64頁3.(教材教材P6“旁欄思考題旁欄思考題”解答解答)想一想，具備什么條件才能充當(dāng)想一想，具備什

10、么條件才能充當(dāng)“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”？提示提示能自我復(fù)制、有一個(gè)或多個(gè)切割位點(diǎn)、有標(biāo)記基因及對受體細(xì)胞無害等。能自我復(fù)制、有一個(gè)或多個(gè)切割位點(diǎn)、有標(biāo)記基因及對受體細(xì)胞無害等。第16頁/共64頁1.(2016全國課標(biāo)卷全國課標(biāo)卷，40)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到插入到Ampr或或Tetr中會導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活中會導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用。有人將此質(zhì)粒載體用BamH 酶切后，與用酶切后，與用BamH 酶切獲得的目的基因混合，加入酶切獲得的目的

11、基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}：連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。回答下列問題：第17頁/共64頁(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有_(答出兩點(diǎn)即可答出兩點(diǎn)即可)，而作為基因表達(dá)載體，

12、除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。，而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。第18頁/共64頁(2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是_；并且；并且_和和_的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是_。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的

13、重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有_的固體培養(yǎng)基。的固體培養(yǎng)基。(3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復(fù)制所需的原料來自于復(fù)制所需的原料來自于_。第19頁/共64頁解析解析(1)作為運(yùn)載體必須具備如下特點(diǎn)：作為運(yùn)載體必須具備如下特點(diǎn)：能自主復(fù)制，從而在受體細(xì)胞中穩(wěn)定保存；能自主復(fù)制，從而在受體細(xì)胞中穩(wěn)定保存；含標(biāo)記基因，以供重組含標(biāo)記基因，以供重組DNA的鑒定和選擇；的鑒定和選擇；具具1或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)以便外源或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)以便外源DNA插入。插入。(2)在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，只有具有在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基

14、上，只有具有Ampr的大腸桿菌才能夠生長。而的大腸桿菌才能夠生長。而Ampr位于質(zhì)粒上，故未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌細(xì)胞中無位于質(zhì)粒上，故未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌細(xì)胞中無Ampr，故不能在培養(yǎng)基中生長，而僅含有質(zhì)粒載體的和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌均具有，故不能在培養(yǎng)基中生長，而僅含有質(zhì)粒載體的和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌均具有Ampr因而能在培養(yǎng)基中生長。目的基因的插入破壞了質(zhì)粒載體的因而能在培養(yǎng)基中生長。目的基因的插入破壞了質(zhì)粒載體的Tetr，故含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能在含有四環(huán)素的平板上生長，從而與僅含有質(zhì)粒載體的大腸桿

15、菌得以區(qū)分。，故含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能在含有四環(huán)素的平板上生長，從而與僅含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌得以區(qū)分。(3)噬菌體是病毒，無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，無法自主合成噬菌體是病毒，無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，無法自主合成DNA，需借助宿主細(xì)胞完成，需借助宿主細(xì)胞完成DNA復(fù)制。復(fù)制。第20頁/共64頁答案答案(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長含有質(zhì)粒載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長含有質(zhì)粒載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)?；虼鸷兄亟M質(zhì)粒)二者均含有氨芐青霉素抗性

16、基因，在該培養(yǎng)基上均能生長四環(huán)素二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長四環(huán)素(3)受體細(xì)胞受體細(xì)胞第21頁/共64頁2.如圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法示意圖。請回答以下問題：如圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法示意圖。請回答以下問題：(1)圖中圖中過程用到的工具酶的特點(diǎn)是過程用到的工具酶的特點(diǎn)是_(2)圖中圖中過程用到的工具酶是過程用到的工具酶是_，該過程是基因工程最核心的步驟，即，該過程是基因工程最核心的步驟，即_。第22頁/共64頁(3)圖中圖中過程，需使用過程，需使用_溶液處理農(nóng)桿菌使其成為感受態(tài)。溶液處理農(nóng)桿菌使其成為感受態(tài)。(4)圖中圖中過程的原理是過程的原理是_。(5)檢測基因工程是否成功。首先，應(yīng)

17、檢測檢測基因工程是否成功。首先，應(yīng)檢測_，這是目的基因能否在真核細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵；其次，利用，這是目的基因能否在真核細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵；其次，利用_法檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的法檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA；最后，利用；最后，利用_法檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)。法檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)。答案答案(1)能識別特定的脫氧核苷酸序列并且在特定位點(diǎn)切開能識別特定的脫氧核苷酸序列并且在特定位點(diǎn)切開DNA分子分子(2)DNA連接酶基因表達(dá)載體的構(gòu)建連接酶基因表達(dá)載體的構(gòu)建(3)氯化鈣氯化鈣(4)植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性(5)轉(zhuǎn)基因生物的染色體上是否插入目的基因分子雜交抗原轉(zhuǎn)

18、基因生物的染色體上是否插入目的基因分子雜交抗原抗體雜交抗體雜交第23頁/共64頁(1)詮釋基因組文庫與部分基因文庫詮釋基因組文庫與部分基因文庫第24頁/共64頁(2)詮釋詮釋PCR技術(shù)技術(shù)原理：體外原理：體外DNA復(fù)制復(fù)制需要條件：模板需要條件：模板DNA、引物、四種脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定、引物、四種脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定DNA聚合酶聚合酶(Taq酶酶)過程：過程：DNA受熱受熱(9095 )變性解旋為單鏈、冷卻變性解旋為單鏈、冷卻(5560 )后后RNA引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合，然后在引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合，然后在DNA聚合酶作用下延伸聚合酶作用下延伸(7075 )合成互補(bǔ)鏈。合成互補(bǔ)鏈。第2

19、5頁/共64頁(3)詮釋基因表達(dá)載體詮釋基因表達(dá)載體第26頁/共64頁(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理植物受損傷時(shí)傷口處分泌物可吸引農(nóng)桿菌植物受損傷時(shí)傷口處分泌物可吸引農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌中農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的質(zhì)粒上的TDNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上上(若將目的基因插入到若將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的質(zhì)粒的TDNA上，則目的基因?qū)⒈灰黄饚肷希瑒t目的基因?qū)⒈灰黄饚?第27頁/共64頁考點(diǎn)二基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程考點(diǎn)二基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程1.基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用(1)動物基因工程：用于提高動物動物基因工程：用于提高動物

20、從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量；用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量；用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)；用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的；用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的等。等。(2)植物基因工程：培育植物基因工程：培育 轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物(如抗蟲棉如抗蟲棉)、_轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物(如轉(zhuǎn)基因煙草如轉(zhuǎn)基因煙草)和和轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物(如抗寒番茄如抗寒番茄)；利用轉(zhuǎn)基因改良植物的；利用轉(zhuǎn)基因改良植物的 (如新花色矮牽牛如新花色矮牽牛)。生長速度生長速度藥物藥物供體供體抗蟲抗蟲抗病抗病抗逆抗逆品質(zhì)品質(zhì)第28頁/共64頁(3)比較基因治療與基因診斷：比較基因治療與基因診斷：基因表達(dá)基因表達(dá)正?；蛘；?/p>

21、堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對DNA探針探針第29頁/共64頁2.蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程(1)概念理解概念理解基礎(chǔ)：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?；A(chǔ)：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。操作：操作：或基因合成?；蚧蚝铣伞＝Y(jié)果：結(jié)果：現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出。目的：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對目的：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。進(jìn)行分子設(shè)計(jì)?；蛐揎椈蛐揎椄脑炝烁脑炝诵碌牡鞍踪|(zhì)新的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)第30頁/共64頁(2)操作過程操作過程從預(yù)期的蛋白質(zhì)從預(yù)期的蛋白質(zhì) 出發(fā)出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的設(shè)計(jì)預(yù)期的推測應(yīng)有的推測應(yīng)有的 找到相對應(yīng)的找到相對

22、應(yīng)的 (基因基因)基因表達(dá)基因表達(dá)產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。其流程圖如下：產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。其流程圖如下：功能功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸序列氨基酸序列脫氧核苷酸序列脫氧核苷酸序列第31頁/共64頁1.蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？提示提示基因工程是遵循中心法則，從基因工程是遵循中心法則，從DNAmRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的：確定蛋白質(zhì)的功能折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的：確定蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)

23、應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)推測應(yīng)有的氨基酸序列推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。第32頁/共64頁2.(教材教材P26旁欄思考題解答旁欄思考題解答)對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)？對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)？提示提示毫無疑問應(yīng)該從對基因的操作來實(shí)現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：毫無疑問應(yīng)該從對基因的操作來實(shí)現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：(1)任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進(jìn)行了改

24、造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。(2)對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。第33頁/共64頁1.(2015全國卷全國卷，40)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由305個(gè)氨基酸組成。如果將個(gè)氨基酸組

25、成。如果將P分子中分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的_進(jìn)行改造。進(jìn)行改造。第34頁/共64頁(2)以以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因的途徑有修飾基因的途徑有修飾_基因或合成基因或合成_基因，所獲得的基因表達(dá)時(shí)是遵循中心法則的，中心法則的

26、全部內(nèi)容包括基因，所獲得的基因表達(dá)時(shí)是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括_的復(fù)制；以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：的復(fù)制；以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：_。(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過_和和_，進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對合成蛋白質(zhì)的生物，進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對合成蛋白質(zhì)的生物_進(jìn)行鑒定。進(jìn)行鑒定。答案答案(1)氨基酸序列氨基酸序列(或結(jié)構(gòu)

27、或結(jié)構(gòu))(2)PP1DNA和和RNA(或遺傳物質(zhì)或遺傳物質(zhì))DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)(3)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列功能第35頁/共64頁2.科學(xué)工作者將抗蟲毒蛋白基因通過載體轉(zhuǎn)入棉花細(xì)胞，對抵抗棉鈴蟲有很好的作用。請回答與該抗蟲棉培育有關(guān)的問題?？茖W(xué)工作者將抗蟲毒蛋白基因通過載體轉(zhuǎn)入棉花細(xì)胞，對抵抗棉鈴蟲有很好的作用。請回答與該抗蟲棉培育有關(guān)的問題。(1)抗蟲毒蛋白基因是從蘇云金芽孢桿菌中獲得的，獲得該基因需要使用的酶是抗蟲毒蛋白基因是從蘇云金芽孢桿菌中獲得的，獲得該基因需要使用的酶是_，

28、該酶作用的化學(xué)鍵是，該酶作用的化學(xué)鍵是_。(2)將含有抗蟲毒蛋白基因的基因表達(dá)載體導(dǎo)入棉花體細(xì)胞中的常用方法是將含有抗蟲毒蛋白基因的基因表達(dá)載體導(dǎo)入棉花體細(xì)胞中的常用方法是_；要將已經(jīng)成功接收基因表達(dá)載體的棉花體細(xì)胞培育成一個(gè)新的植株需要用到的生物技術(shù)是；要將已經(jīng)成功接收基因表達(dá)載體的棉花體細(xì)胞培育成一個(gè)新的植株需要用到的生物技術(shù)是_。第36頁/共64頁(3)在研制抗蟲棉的過程中，利用標(biāo)記基因可以快速檢測基因表達(dá)載體是否導(dǎo)入棉花細(xì)胞，然而，即使基因表達(dá)載體已經(jīng)導(dǎo)入棉花細(xì)胞，也不能確定轉(zhuǎn)基因過程已經(jīng)取得成功。因此，在該項(xiàng)工程的最后階段，需要做一系列檢測。例如，用放射性同位素標(biāo)記的在研制抗蟲棉的過

29、程中，利用標(biāo)記基因可以快速檢測基因表達(dá)載體是否導(dǎo)入棉花細(xì)胞，然而，即使基因表達(dá)載體已經(jīng)導(dǎo)入棉花細(xì)胞，也不能確定轉(zhuǎn)基因過程已經(jīng)取得成功。因此，在該項(xiàng)工程的最后階段，需要做一系列檢測。例如，用放射性同位素標(biāo)記的_作探針，可以分別檢測棉花細(xì)胞中是否有作探針，可以分別檢測棉花細(xì)胞中是否有_；向棉花細(xì)胞的勻漿中加入特定的；向棉花細(xì)胞的勻漿中加入特定的_，可以檢測棉花細(xì)胞中是否能夠產(chǎn)生抗蟲毒蛋白。，可以檢測棉花細(xì)胞中是否能夠產(chǎn)生抗蟲毒蛋白。(4)我國西北的一些地區(qū)年降雨量很小，只適宜種植少數(shù)的草本植物，但卻被硬性規(guī)定種植轉(zhuǎn)基因的抗蟲棉，結(jié)果造成減產(chǎn)。這個(gè)案例主要違背了生態(tài)工程的我國西北的一些地區(qū)年降雨量很

30、小，只適宜種植少數(shù)的草本植物，但卻被硬性規(guī)定種植轉(zhuǎn)基因的抗蟲棉，結(jié)果造成減產(chǎn)。這個(gè)案例主要違背了生態(tài)工程的_原理。原理。第37頁/共64頁答案答案(1)限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶限制酶)磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法植物組織培養(yǎng)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法植物組織培養(yǎng)(3)含有目的基因的含有目的基因的DNA片段目的基因和由目的基因轉(zhuǎn)錄而來的片段目的基因和由目的基因轉(zhuǎn)錄而來的mRNA抗體抗體(4)協(xié)調(diào)與平衡協(xié)調(diào)與平衡第38頁/共64頁蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較第39頁/共64頁考點(diǎn)三考點(diǎn)三PCRPCR技術(shù)與技術(shù)與DNADNA的粗提取與鑒定的粗提取與鑒定1.PCR技

31、術(shù)技術(shù)(1)PCR原理：原理：原理，即：原理，即：DNA復(fù)制復(fù)制冷卻冷卻第40頁/共64頁(2)PCR反應(yīng)過程反應(yīng)過程變性變性90 50 堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對延伸延伸TaqDNA聚合酶聚合酶第41頁/共64頁(3)結(jié)果：結(jié)果： 上述三步反應(yīng)完成后，一個(gè)上述三步反應(yīng)完成后，一個(gè)DNA分子就變成了分子就變成了個(gè)個(gè)DNA分子分子 ，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，DNA分子就以分子就以2n的形式增加。的形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在的反應(yīng)過程都是在 中完成的。中完成的。兩兩PCR擴(kuò)增儀擴(kuò)增儀第42頁/共64頁2.DNA的粗提取與鑒定的粗提取與鑒定(1)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理NaCl二苯胺二苯

32、胺試劑試劑第43頁/共64頁(2)操作流程操作流程DNA蒸餾水蒸餾水第44頁/共64頁不同濃度不同濃度NaCl溶液溶液酒精酒精藍(lán)色藍(lán)色第45頁/共64頁(1)為什么加入蒸餾水能使雞血細(xì)胞破裂？為什么加入蒸餾水能使雞血細(xì)胞破裂？提示提示蒸餾水對于雞血細(xì)胞來說是一種低滲液體，水分可以大量進(jìn)入血細(xì)胞內(nèi)，使血細(xì)胞破裂，再加上攪拌的機(jī)械作用，就加速了雞血細(xì)胞的破裂蒸餾水對于雞血細(xì)胞來說是一種低滲液體，水分可以大量進(jìn)入血細(xì)胞內(nèi)，使血細(xì)胞破裂，再加上攪拌的機(jī)械作用，就加速了雞血細(xì)胞的破裂(細(xì)胞膜和核膜的破裂細(xì)胞膜和核膜的破裂)，從而釋放出，從而釋放出DNA。第46頁/共64頁(2)若用植物細(xì)胞提取若用植物細(xì)

33、胞提取DNA需加入洗滌劑和食鹽，其作用是什么？需加入洗滌劑和食鹽，其作用是什么？提示提示洗滌劑是一些離子去污劑，能溶解細(xì)胞膜，有利于洗滌劑是一些離子去污劑，能溶解細(xì)胞膜，有利于DNA的釋放；食鹽的主要成分是的釋放；食鹽的主要成分是NaCl，有利于，有利于DNA的溶解。的溶解。(3)為什么反復(fù)地溶解與析出為什么反復(fù)地溶解與析出DNA，能夠去除雜質(zhì)？，能夠去除雜質(zhì)？提示提示用高鹽濃度的溶液溶解用高鹽濃度的溶液溶解DNA，能除去在高鹽中不能溶解的雜質(zhì)；用低鹽濃度使，能除去在高鹽中不能溶解的雜質(zhì)；用低鹽濃度使DNA析出，能除去溶解在低鹽溶液中的雜質(zhì)。因此，通過反復(fù)溶解與析出析出，能除去溶解在低鹽溶液中

34、的雜質(zhì)。因此，通過反復(fù)溶解與析出DNA，就能夠除去與，就能夠除去與DNA溶解度不同的多種雜質(zhì)。溶解度不同的多種雜質(zhì)。第47頁/共64頁1.(2015廣東卷，廣東卷，3)關(guān)于關(guān)于DNA的實(shí)驗(yàn)，敘述正確的是的實(shí)驗(yàn)，敘述正確的是()A.用兔的成熟紅細(xì)胞可提取用兔的成熟紅細(xì)胞可提取DNA的每個(gè)循環(huán)一般依次經(jīng)過變性的每個(gè)循環(huán)一般依次經(jīng)過變性延伸延伸復(fù)性三步復(fù)性三步溶液與二苯胺試劑混合，沸水浴后生成藍(lán)色產(chǎn)物溶液與二苯胺試劑混合，沸水浴后生成藍(lán)色產(chǎn)物D.用甲基綠對人的口腔上皮細(xì)胞染色，細(xì)胞核呈綠色，細(xì)胞質(zhì)呈紅色用甲基綠對人的口腔上皮細(xì)胞染色，細(xì)胞核呈綠色，細(xì)胞質(zhì)呈紅色第48頁/共64頁解析解析DNA的粗提取

35、和提純，所用原料一般是雞血或者菜花，不能使用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞，因?yàn)槠渲胁缓?xì)胞核和細(xì)胞器，極難提取到的粗提取和提純，所用原料一般是雞血或者菜花，不能使用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞，因?yàn)槠渲胁缓?xì)胞核和細(xì)胞器，極難提取到DNA，A不正確；不正確；PCR又稱多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，每個(gè)循環(huán)包括高溫變性低溫復(fù)性中溫延伸三個(gè)步驟，而且順序不能顛倒，又稱多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，每個(gè)循環(huán)包括高溫變性低溫復(fù)性中溫延伸三個(gè)步驟，而且順序不能顛倒，B錯(cuò)誤；在沸水浴的條件下，錯(cuò)誤；在沸水浴的條件下，DNA與二苯胺反應(yīng)呈現(xiàn)藍(lán)色，因此，二苯胺可以作為鑒定與二苯胺反應(yīng)呈現(xiàn)藍(lán)色，因此，二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑，的試劑，C正確；甲基綠

36、染液只能染正確；甲基綠染液只能染DNA成綠色，細(xì)胞核中含有大量成綠色，細(xì)胞核中含有大量DNA分子，故用甲基綠對人的口腔上皮細(xì)胞染色，細(xì)胞核呈綠色，用甲基綠無法對細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行染色，分子，故用甲基綠對人的口腔上皮細(xì)胞染色，細(xì)胞核呈綠色，用甲基綠無法對細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行染色，D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案C第49頁/共64頁技術(shù)是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的一種常規(guī)手段，其原理是利用技術(shù)是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA的半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行的半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制的人工復(fù)制(如圖所示如圖所示)，在很短的時(shí)間內(nèi)，將，在很短的時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實(shí)驗(yàn)室所需要的遺

37、傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實(shí)驗(yàn)室所需要的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。(1)PCR的全稱是的全稱是_，94 高溫使高溫使DNA雙鏈打開，這一步是打開雙鏈打開，這一步是打開_鍵，稱為鍵，稱為_。而這一過程在細(xì)胞內(nèi)是通過。而這一過程在細(xì)胞內(nèi)是通過_酶實(shí)現(xiàn)的。酶實(shí)現(xiàn)的。第50頁/共64頁(2)當(dāng)溫度降低時(shí)，引物與模板當(dāng)溫度降低時(shí)，引物與模板_端結(jié)合，在端結(jié)合，在_的作用下，引物沿模板延伸，此過程中原料是的作用下，引物沿模板延伸，此過程中原料是_，遵循的原則是，遵循的原則是_。(3)PCR技術(shù)的必要條件除模板、原料、技術(shù)的必要條件除模板、原料、ATP、酶以外，至少還需要三

38、個(gè)條件，即液體環(huán)境、適宜的、酶以外，至少還需要三個(gè)條件，即液體環(huán)境、適宜的_和和_，前者由，前者由PCR儀自動調(diào)控，后者則靠儀自動調(diào)控，后者則靠_來維持。來維持。(4)DNA的復(fù)制需要引物，其主要原因是的復(fù)制需要引物，其主要原因是_。引物的實(shí)質(zhì)是。引物的實(shí)質(zhì)是_，若將，若將1個(gè)個(gè)DNA分子拷貝分子拷貝10次，則需要在緩沖溶液中至少加入次，則需要在緩沖溶液中至少加入_個(gè)引物。個(gè)引物。第51頁/共64頁解析解析打開打開DNA雙鏈需破壞堿基對間的氫鍵；引物的游離端為雙鏈需破壞堿基對間的氫鍵；引物的游離端為5端，即合成端，即合成DNA時(shí)從新鏈的時(shí)從新鏈的53端延伸，故引物需與模板的端延伸，故引物需與模

39、板的3端結(jié)合；端結(jié)合；PCR所用液體環(huán)境需保障適宜的溫度和所用液體環(huán)境需保障適宜的溫度和pH，其，其pH可借助緩沖液維持；可借助緩沖液維持；DNA復(fù)制不能從頭開始，故必須提供引物。在復(fù)制不能從頭開始，故必須提供引物。在DNA分子擴(kuò)增時(shí)，需要分子擴(kuò)增時(shí)，需要2種引物，由于新合成的鏈都需要引物作為復(fù)制的起點(diǎn)，故所需的引物數(shù)目等于新合成的種引物，由于新合成的鏈都需要引物作為復(fù)制的起點(diǎn)，故所需的引物數(shù)目等于新合成的DNA鏈的數(shù)目，即鏈的數(shù)目，即221022112。答案答案(1)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)氫變性解旋多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)氫變性解旋(2)3熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定DNA聚合酶四種脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對聚合酶四種脫氧核苷酸

40、堿基互補(bǔ)配對(3)溫度溫度pH緩沖液緩沖液(4)DNA的復(fù)制不能從頭開始，的復(fù)制不能從頭開始，DNA聚合酶只能從引物的聚合酶只能從引物的3端延伸端延伸DNA鏈單鏈鏈單鏈RNA或者單鏈或者單鏈DNA分子分子2112第52頁/共64頁1.生物體內(nèi)生物體內(nèi)DNA復(fù)制與復(fù)制與PCR反應(yīng)的區(qū)別反應(yīng)的區(qū)別第53頁/共64頁第54頁/共64頁的粗提取與鑒定中的的粗提取與鑒定中的“234”第55頁/共64頁易錯(cuò)易錯(cuò)防范清零防范清零易錯(cuò)清零易錯(cuò)清零易錯(cuò)點(diǎn)易錯(cuò)點(diǎn)1誤認(rèn)為目的基因的插入是誤認(rèn)為目的基因的插入是“隨機(jī)隨機(jī)”的的點(diǎn)撥點(diǎn)撥目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到

41、啟動子與終止子之間的部位，若目的基因插入到啟動子內(nèi)部，啟動子將失去原功能。目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之間的部位，若目的基因插入到啟動子內(nèi)部，啟動子將失去原功能。第56頁/共64頁易錯(cuò)點(diǎn)易錯(cuò)點(diǎn)2混淆啟動子與起始密碼子，終止子與終止密碼子，不明確標(biāo)記基因的作用混淆啟動子與起始密碼子，終止子與終止密碼子，不明確標(biāo)記基因的作用點(diǎn)撥點(diǎn)撥啟動子啟動子起始密碼子，終止子起始密碼子，終止子終止密碼子終止密碼子(1)啟動子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的啟動子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端。它是片段，位于基因的首端。它是RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位。聚合酶識別、結(jié)合的部位。(2)終止子