基因工程的基本操作工具課件

☆選修3現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題☆選修3現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題1我國(guó)是世界上最大的棉花生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，棉花種植面積約占世界的15％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1992年至1996年，因防治棉鈴蟲(chóng)等蟲(chóng)害造成農(nóng)藥中毒的有24萬(wàn)余人。其中僅1992年棉農(nóng)中毒人數(shù)就高達(dá)7萬(wàn)多人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100多億元。于是我國(guó)的棉農(nóng)一氣之下改種了抗蟲(chóng)棉。能殺死棉鈴蟲(chóng)的基因來(lái)自一種叫做“蘇云金芽孢桿菌”的細(xì)菌。這種細(xì)菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì)叫做晶體蛋白，蛋白本身沒(méi)有毒性，但由于棉鈴蟲(chóng)的胃呈堿性，一旦棉鈴蟲(chóng)吃了它，就會(huì)在胃中分成兩個(gè)蛋白，其中一個(gè)與胃腸膜特定結(jié)合在一起形成穿孔，把棉鈴蟲(chóng)毒死。而人和動(dòng)物的胃則呈酸性，吃后分解成氨基酸，變成了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。我國(guó)是世界上最大的棉花生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，棉花種植面積約2一、基因工程誕生的理論基礎(chǔ)1．基因拼接(1)DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(2)雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則一、基因工程誕生的理論基礎(chǔ)32．外源基因在受體內(nèi)表達(dá)(1)基因是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位。(2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則闡述的信息流動(dòng)方向。(3)生物界共用一套遺傳密碼。2．外源基因在受體內(nèi)表達(dá)4分子手術(shù)刀------限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)A.來(lái)源:主要從原核生物中分離純化B.作用:識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi).二、基因工程的操作工具分子手術(shù)刀------限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)A.來(lái)源:主5基因工程的基本操作工具課件6D.切割后產(chǎn)生的DNA片段末端的形式C.識(shí)別序列的組成:大多數(shù)由六個(gè)核苷酸組成D.切割后產(chǎn)生的DNA片段末端的形式C.識(shí)別序列的組成:大多7限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)

限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ(chēng)重復(fù)排列的。分組討論：限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)8

限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接時(shí)，也有兩種酶。黏性末端平末端限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端92．DNA連接酶(1)常用的DNA連接酶2．DNA連接酶10(2)DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合酶作用實(shí)質(zhì)都是催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵是否需模板不需要需要連接DNA鏈雙鏈單鏈(2)DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合11DNA連接酶DNA聚合酶作用過(guò)程在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個(gè)脫氧核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羥基上，形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果將存在的DNA片段連接成重組DNA分子合成新的DNA分子DNA連接酶DNA聚合酶作用過(guò)程在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸123.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體13載體必須具備的條件如果載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，沒(méi)有標(biāo)記基因我們能否鑒定？假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將怎樣？作為載體沒(méi)有切割位點(diǎn)將怎樣？載體必須具備的條件如果載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？14作為載體的必要條件1、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；2、具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；3、具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。（如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等）4、對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害作為載體的必要條件1、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；15三、基因工程操作的基本程序1．目的基因的獲取途徑(1)直接分離：從自然界已有的物種中分離，如從基因文庫(kù)中獲取。(2)人工合成目的基因常用的方法有：①已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。②以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下人工合成。三、基因工程操作的基本程序16(3)PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點(diǎn)原理DNA雙鏈復(fù)制(堿基互補(bǔ)配對(duì))原料四種游離的脫氧核苷酸條件模板、ATP、酶等(3)PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點(diǎn)17PCR技術(shù)DNA復(fù)制不同點(diǎn)解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化場(chǎng)所體外復(fù)制主要在細(xì)胞核內(nèi)酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)細(xì)胞內(nèi)含有的DNA聚合酶結(jié)果在短時(shí)間內(nèi)形成大量的DNA片段形成整個(gè)DNA分子PCR技術(shù)DNA復(fù)制解旋DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化場(chǎng)所182.基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)基因表達(dá)載體的組成：?jiǎn)?dòng)子、目的基因、終止子以及標(biāo)記基因等。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建19

導(dǎo)入的目的基因的表達(dá)需要調(diào)控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有啟動(dòng)子，之后需有終止子。導(dǎo)入的目的基因的表達(dá)需要調(diào)控序列，因此在插入目的基因的部203．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類(lèi)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)Ca2＋處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T－DNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的DNA→表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類(lèi)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞21

4.目的基因的檢測(cè)與鑒定(1)分子水平檢測(cè)①導(dǎo)入檢測(cè)：DNA分子雜交技術(shù)，即使用放射性同位素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段作探針檢測(cè)。4.目的基因的檢測(cè)與鑒定22(2)個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：對(duì)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行抗蟲(chóng)或抗病的接種實(shí)驗(yàn)。(2)個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：對(duì)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行抗蟲(chóng)或抗病的接種實(shí)23(2010年北京海淀區(qū)抽查)下圖是含某目的基因的DNA片段，據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(2010年北京海淀區(qū)抽查)下圖是含24(1)根據(jù)圖示可知，若用EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶切割，則此DNA片段可有_____個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，切割后共有____種____個(gè)切割末端。(2)EcoRⅠ限制酶切割后形成的末端是末端，在圖中用筆標(biāo)出切割部位。(3)如果要將用EcoRⅠ限制酶切割形成的目的基因片段導(dǎo)入受體細(xì)胞，一般需要_____作載體。其應(yīng)具備的特點(diǎn)有：_____、___、___。(4)E·coliDNA連接酶連接目的基因和載體時(shí)連接的是圖中____(填字母)部位的化學(xué)鍵。(1)根據(jù)圖示可知，若用EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶切割，則此25基因工程的基本操作工具課件26【答案】

(1)3

2

6(不計(jì)算原有的)(2)黏性(3)質(zhì)粒至少有一個(gè)切割位點(diǎn)能自我復(fù)制含標(biāo)記基因(4)X【答案】(1)326(不計(jì)算原有的)27(2009年江蘇高考題)蘇云金桿菌(Bt)能產(chǎn)生具有殺蟲(chóng)能力的毒素蛋白。下圖是轉(zhuǎn)Bt毒素蛋白基因植物的培育過(guò)程示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因)，據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(2009年江蘇高考題)蘇云金桿28基因工程的基本操作工具課件29(1)將圖中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反應(yīng)管中有________種DNA片段。(2)圖中②表示HindⅢ與BamHⅠ酶切、DNA連接酶連接的過(guò)程，此過(guò)程可獲得________種重組質(zhì)粒；如果換用BstⅠ與BamHⅠ酶切，目的基因與質(zhì)粒連接后可獲得________種重組質(zhì)粒。(3)目的基因插入質(zhì)粒后，不能影響質(zhì)粒的________。(1)將圖中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反30(4)圖中③的Ti質(zhì)粒調(diào)控合成的vir蛋白，可以協(xié)助帶有目的基因的T－DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞，并防止植物細(xì)胞中___對(duì)T－DNA的降解。(5)已知轉(zhuǎn)基因植物中毒素蛋白只結(jié)合某些昆蟲(chóng)腸上皮細(xì)胞表面的特異受體，使細(xì)胞膜穿孔，腸細(xì)胞裂解，昆蟲(chóng)死亡。而該毒素蛋白對(duì)人類(lèi)的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，原因是人類(lèi)腸上皮細(xì)胞________。(6)生產(chǎn)上常將上述轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混合播種，其目的是降低害蟲(chóng)種群中的____基因頻率的增長(zhǎng)速率。(4)圖中③的Ti質(zhì)粒調(diào)控合成的vir蛋白，可以協(xié)助帶有目的31【解析】

本題重點(diǎn)考查轉(zhuǎn)基因技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，需特別注意基因工程的步驟、DNA的復(fù)制、基因工程的操作工具等知識(shí)。本題需特別注意圖示過(guò)程，從中獲取有效信息，然后結(jié)合課本知識(shí)即可正確解答?！敬鸢浮?/p>

(1)4

(2)2

1

(3)復(fù)制(4)DNA水解酶(5)表面無(wú)相應(yīng)的特異性受體(6)抗性【解析】本題重點(diǎn)考查轉(zhuǎn)基因技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，需特別注意基因工321．(2009年浙江高考題)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1．(2009年浙江高考題)下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是33B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類(lèi)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)B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類(lèi)常用的工具酶34【解析】基因工程中目的基因來(lái)源于自然界中的含有目的性狀的一切生物，可以是動(dòng)物、植物，也可以是真菌、細(xì)菌，還可以是人等；在基因工程中獲取目的基因以及將目的基因和載體結(jié)合構(gòu)成基因表達(dá)載體必須使用同一種限制酶進(jìn)行切割，以獲得相同的黏性末端，再在DNA連接酶的作用下，將目的基因和載體連接，構(gòu)成基因表達(dá)載體；【解析】基因工程中目的基因來(lái)源于自然界中的含有目的性狀的一35人的胰島素原基因可以在大腸桿菌體內(nèi)得以表達(dá)，但是由于大腸桿菌是原核生物，沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器的加工，合成的胰島素原不具有胰島素的功能，即沒(méi)有生物活性；作為標(biāo)記基因，有利于重組基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的鑒定篩選，但對(duì)于目的基因的表達(dá)沒(méi)有促進(jìn)等調(diào)控作用。【答案】

D人的胰島素原基因可以在大腸桿菌體內(nèi)得以表達(dá)，但是由于大腸桿菌362．(2007年高考北京卷)利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類(lèi)所需要的產(chǎn)品。下列選項(xiàng)中能說(shuō)明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是(

)A．棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因B．大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及其mRNAC．山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素DNA序列D．酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白2．(2007年高考北京卷)利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可37【解析】

該題考查了目的基因的檢測(cè)和目的基因的表達(dá)兩個(gè)概念之間的區(qū)別?；虮磉_(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，因此，只有在受體細(xì)胞中檢測(cè)或提取到了相應(yīng)蛋白質(zhì)才能證明目的基因在受體細(xì)胞中完成了表達(dá)，A、C只能說(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入，B只能說(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入和目的基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程?！敬鸢浮?/p>

D【解析】該題考查了目的基因的檢測(cè)和目的基因的表達(dá)兩個(gè)概念之383．(2009年上海高考題)人體細(xì)胞內(nèi)含有抑制癌癥發(fā)生的P53基因，生物技術(shù)可對(duì)此類(lèi)基因的變化進(jìn)行檢測(cè)。3．(2009年上海高考題)人體細(xì)胞內(nèi)含有抑制癌癥發(fā)生的P539(1)目的基因的獲取方法通常包括___和____。(2)上圖表示從正常人和患者體內(nèi)獲取的P53基因的部分區(qū)域。與正常人正比，患者在該區(qū)域的堿基會(huì)發(fā)生改變，在上圖中用方框圈出發(fā)生改變的堿基對(duì)；這種變異被稱(chēng)為_(kāi)____。(1)目的基因的獲取方法通常包括___和____。40(3)已知限制酶E識(shí)別序列為CCGG，若用限制酶E分別完全切割正常人和患者的P53基因部分區(qū)域(見(jiàn)上圖)，那么正常人的會(huì)被切成個(gè)片段；而患者的則被切割成長(zhǎng)度為_(kāi)___對(duì)堿基和____對(duì)堿基的兩種片段。(4)如果某人的P53基因部分區(qū)域經(jīng)限制酶E完全切割后，共出現(xiàn)170、220、290和460堿基對(duì)的四種片段，那么該人的基因型是____(以P+表示正?；颍琍-表示異?；?。(3)已知限制酶E識(shí)別序列為CCGG，若用限制酶E分別完全切41【解析】

(1)目的基因既可以從供體細(xì)胞中直接提取，也可人工合成。(2)基因內(nèi)部個(gè)別堿基對(duì)的替換為基因突變。(3)據(jù)圖分析可知，正常人會(huì)被切成三個(gè)片段。(4)由正常人被限制酶E切出來(lái)的具體片段可知，該人的基因型是P+P-。【解析】(1)目的基因既可以從供體細(xì)胞中直接提取，也可人工42【答案】

(1)從細(xì)胞中分離通過(guò)化學(xué)方法人工合成(2)見(jiàn)下圖基因堿基對(duì)的替換(基因突變)(3)3

460

220(4)P+P-【答案】(1)從細(xì)胞中分離通過(guò)化學(xué)方法人工合成基因堿基對(duì)434．(2008年山東高考題)為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開(kāi)發(fā)利用備受關(guān)注。我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。4．(2008年山東高考題)為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，44(1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性?xún)?nèi)切酶作用于圖中的____處，DNA連接酶作用于___處。(填“a或“b”)(2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和_____法。(1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性?xún)?nèi)切酶作45(3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用_____技術(shù)，該技術(shù)的核心是_____和_____。(4)為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的_____作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要用_____方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。(3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用_____技46【解析】限制性?xún)?nèi)切酶的切點(diǎn)選擇很?chē)?yán)格，只會(huì)切斷某段特定DNA序列中的某個(gè)特定位點(diǎn)——磷酸二酯鍵，而DNA連接酶可以將該鍵連接起來(lái)。重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法外，還有基因槍法和花粉管通道法?！窘馕觥肯拗菩?xún)?nèi)切酶的切點(diǎn)選擇很?chē)?yán)格，只會(huì)切斷某段特定DN47導(dǎo)入外源基因的細(xì)胞需要利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將其培養(yǎng)為植株，過(guò)程為：取材、去分化(或脫分化)形成愈傷組織、再分化形成試管苗、移栽培育成完整植物體。轉(zhuǎn)基因是否成功，可測(cè)定是否有轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物產(chǎn)生，也可通過(guò)改變條件觀察植物性狀的變化來(lái)加以確定。導(dǎo)入外源基因的細(xì)胞需要利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將其培養(yǎng)為植株，過(guò)48【答案】

(1)a

a(2)基因槍(花粉管通道)(3)植物組織培養(yǎng)脫分化(去分化)再分化(4)耐鹽基因(目的基因)一定濃度鹽水澆灌的(移栽到鹽堿地中)【答案】(1)aa495．(2008年江蘇高考)將動(dòng)物致病菌的抗原基因?qū)腭R鈴薯制成植物疫苗，飼喂轉(zhuǎn)基因馬鈴薯可使動(dòng)物獲得免疫力。以下是與植物疫苗制備過(guò)程相關(guān)的圖和表。5．(2008年江蘇高考)將動(dòng)物致病菌的抗原基因?qū)腭R鈴薯制50圖1轉(zhuǎn)基因操作流程圖圖1轉(zhuǎn)基因操作流程圖51圖2引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖圖2引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖52表1引物對(duì)序列表引物對(duì)AP1

AACTGAAATGTAGCTATCP2

TTAAGTCCATTACTCTAG引物對(duì)BS1

GTCCGACTAGTGGCTGTGS2

AGCTGGCGTTTAGCCTCG表1引物對(duì)序列表引物對(duì)AP1AACTGAAATGTAGC53表2幾種限制酶識(shí)別序列及切割位點(diǎn)表限制酶AluⅠEcoRⅠPstⅠSmaⅠ切割位點(diǎn)AG↓CTG↓AATTCCTGCA↓GCCC↓GGGTC↑GACTTAA↑GG↑ACGTCGGG↑CCC表2幾種限制酶識(shí)別序列及切割位點(diǎn)表限制酶AluⅠEcoRⅠ54請(qǐng)根據(jù)以上圖表回答下列問(wèn)題。(1)在采用常規(guī)PCR方法擴(kuò)增目的基因的過(guò)程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物體內(nèi)的DNA聚合酶，其最主要的特點(diǎn)是______。(2)PCR過(guò)程中退火(復(fù)性)溫度必須根據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類(lèi)來(lái)設(shè)定。表1為根據(jù)模板設(shè)計(jì)的兩對(duì)引物序列，圖2為引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖。請(qǐng)判斷哪一對(duì)引物可采用較高的退火溫度？________________。請(qǐng)根據(jù)以上圖表回答下列問(wèn)題。55(3)圖1步驟③所用的DNA連接酶對(duì)所連接的DNA兩端堿基序列是否有專(zhuān)一性要求？_________。(4)為將外源基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯，圖1步驟⑥轉(zhuǎn)基因所用的細(xì)菌B通常為_(kāi)_______。(3)圖1步驟③所用的DNA連接酶對(duì)所連接的DNA兩端堿基序56(5)對(duì)符合設(shè)計(jì)要求的重組質(zhì)粒T進(jìn)行酶切。假設(shè)所用的酶均可將識(shí)別位點(diǎn)完全切開(kāi)，請(qǐng)根據(jù)圖1中標(biāo)示的酶切位點(diǎn)和表2所列的識(shí)別序列，對(duì)以下酶切結(jié)果作出判斷。①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到________種DNA片段。②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到________種DNA片段。(5)對(duì)符合設(shè)計(jì)要求的重組質(zhì)粒T進(jìn)行酶切。假設(shè)所用的酶均可將57【答案】

(1)耐高溫(2)引物對(duì)B

(3)否(4)農(nóng)桿菌(5)①2②1【答案】(1)耐高溫(2)引物對(duì)B(3)否(4)農(nóng)桿58闖關(guān)訓(xùn)練點(diǎn)擊進(jìn)入鏈接闖關(guān)訓(xùn)練59☆選修3現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題☆選修3現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題60我國(guó)是世界上最大的棉花生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，棉花種植面積約占世界的15％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1992年至1996年，因防治棉鈴蟲(chóng)等蟲(chóng)害造成農(nóng)藥中毒的有24萬(wàn)余人。其中僅1992年棉農(nóng)中毒人數(shù)就高達(dá)7萬(wàn)多人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100多億元。于是我國(guó)的棉農(nóng)一氣之下改種了抗蟲(chóng)棉。能殺死棉鈴蟲(chóng)的基因來(lái)自一種叫做“蘇云金芽孢桿菌”的細(xì)菌。這種細(xì)菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì)叫做晶體蛋白，蛋白本身沒(méi)有毒性，但由于棉鈴蟲(chóng)的胃呈堿性，一旦棉鈴蟲(chóng)吃了它，就會(huì)在胃中分成兩個(gè)蛋白，其中一個(gè)與胃腸膜特定結(jié)合在一起形成穿孔，把棉鈴蟲(chóng)毒死。而人和動(dòng)物的胃則呈酸性，吃后分解成氨基酸，變成了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。我國(guó)是世界上最大的棉花生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，棉花種植面積約61一、基因工程誕生的理論基礎(chǔ)1．基因拼接(1)DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(2)雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則一、基因工程誕生的理論基礎(chǔ)622．外源基因在受體內(nèi)表達(dá)(1)基因是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位。(2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則闡述的信息流動(dòng)方向。(3)生物界共用一套遺傳密碼。2．外源基因在受體內(nèi)表達(dá)63分子手術(shù)刀------限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)A.來(lái)源:主要從原核生物中分離純化B.作用:識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi).二、基因工程的操作工具分子手術(shù)刀------限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)A.來(lái)源:主64基因工程的基本操作工具課件65D.切割后產(chǎn)生的DNA片段末端的形式C.識(shí)別序列的組成:大多數(shù)由六個(gè)核苷酸組成D.切割后產(chǎn)生的DNA片段末端的形式C.識(shí)別序列的組成:大多66限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)

限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ(chēng)重復(fù)排列的。分組討論：限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)67

限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接時(shí)，也有兩種酶。黏性末端平末端限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端682．DNA連接酶(1)常用的DNA連接酶2．DNA連接酶69(2)DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合酶作用實(shí)質(zhì)都是催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵是否需模板不需要需要連接DNA鏈雙鏈單鏈(2)DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合70DNA連接酶DNA聚合酶作用過(guò)程在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個(gè)脫氧核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羥基上，形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果將存在的DNA片段連接成重組DNA分子合成新的DNA分子DNA連接酶DNA聚合酶作用過(guò)程在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸713.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體72載體必須具備的條件如果載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，沒(méi)有標(biāo)記基因我們能否鑒定？假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將怎樣？作為載體沒(méi)有切割位點(diǎn)將怎樣？載體必須具備的條件如果載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？73作為載體的必要條件1、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；2、具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；3、具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。（如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等）4、對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害作為載體的必要條件1、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；74三、基因工程操作的基本程序1．目的基因的獲取途徑(1)直接分離：從自然界已有的物種中分離，如從基因文庫(kù)中獲取。(2)人工合成目的基因常用的方法有：①已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。②以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下人工合成。三、基因工程操作的基本程序75(3)PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點(diǎn)原理DNA雙鏈復(fù)制(堿基互補(bǔ)配對(duì))原料四種游離的脫氧核苷酸條件模板、ATP、酶等(3)PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點(diǎn)76PCR技術(shù)DNA復(fù)制不同點(diǎn)解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化場(chǎng)所體外復(fù)制主要在細(xì)胞核內(nèi)酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)細(xì)胞內(nèi)含有的DNA聚合酶結(jié)果在短時(shí)間內(nèi)形成大量的DNA片段形成整個(gè)DNA分子PCR技術(shù)DNA復(fù)制解旋DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化場(chǎng)所772.基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)基因表達(dá)載體的組成：?jiǎn)?dòng)子、目的基因、終止子以及標(biāo)記基因等。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建78

導(dǎo)入的目的基因的表達(dá)需要調(diào)控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有啟動(dòng)子，之后需有終止子。導(dǎo)入的目的基因的表達(dá)需要調(diào)控序列，因此在插入目的基因的部793．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類(lèi)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)Ca2＋處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T－DNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的DNA→表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類(lèi)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞80

4.目的基因的檢測(cè)與鑒定(1)分子水平檢測(cè)①導(dǎo)入檢測(cè)：DNA分子雜交技術(shù)，即使用放射性同位素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段作探針檢測(cè)。4.目的基因的檢測(cè)與鑒定81(2)個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：對(duì)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行抗蟲(chóng)或抗病的接種實(shí)驗(yàn)。(2)個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：對(duì)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行抗蟲(chóng)或抗病的接種實(shí)82(2010年北京海淀區(qū)抽查)下圖是含某目的基因的DNA片段，據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(2010年北京海淀區(qū)抽查)下圖是含83(1)根據(jù)圖示可知，若用EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶切割，則此DNA片段可有_____個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，切割后共有____種____個(gè)切割末端。(2)EcoRⅠ限制酶切割后形成的末端是末端，在圖中用筆標(biāo)出切割部位。(3)如果要將用EcoRⅠ限制酶切割形成的目的基因片段導(dǎo)入受體細(xì)胞，一般需要_____作載體。其應(yīng)具備的特點(diǎn)有：_____、___、___。(4)E·coliDNA連接酶連接目的基因和載體時(shí)連接的是圖中____(填字母)部位的化學(xué)鍵。(1)根據(jù)圖示可知，若用EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶切割，則此84基因工程的基本操作工具課件85【答案】

(1)3

2

6(不計(jì)算原有的)(2)黏性(3)質(zhì)粒至少有一個(gè)切割位點(diǎn)能自我復(fù)制含標(biāo)記基因(4)X【答案】(1)326(不計(jì)算原有的)86(2009年江蘇高考題)蘇云金桿菌(Bt)能產(chǎn)生具有殺蟲(chóng)能力的毒素蛋白。下圖是轉(zhuǎn)Bt毒素蛋白基因植物的培育過(guò)程示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因)，據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(2009年江蘇高考題)蘇云金桿87基因工程的基本操作工具課件88(1)將圖中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反應(yīng)管中有________種DNA片段。(2)圖中②表示HindⅢ與BamHⅠ酶切、DNA連接酶連接的過(guò)程，此過(guò)程可獲得________種重組質(zhì)粒；如果換用BstⅠ與BamHⅠ酶切，目的基因與質(zhì)粒連接后可獲得________種重組質(zhì)粒。(3)目的基因插入質(zhì)粒后，不能影響質(zhì)粒的________。(1)將圖中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反89(4)圖中③的Ti質(zhì)粒調(diào)控合成的vir蛋白，可以協(xié)助帶有目的基因的T－DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞，并防止植物細(xì)胞中___對(duì)T－DNA的降解。(5)已知轉(zhuǎn)基因植物中毒素蛋白只結(jié)合某些昆蟲(chóng)腸上皮細(xì)胞表面的特異受體，使細(xì)胞膜穿孔，腸細(xì)胞裂解，昆蟲(chóng)死亡。而該毒素蛋白對(duì)人類(lèi)的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，原因是人類(lèi)腸上皮細(xì)胞________。(6)生產(chǎn)上常將上述轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混合播種，其目的是降低害蟲(chóng)種群中的____基因頻率的增長(zhǎng)速率。(4)圖中③的Ti質(zhì)粒調(diào)控合成的vir蛋白，可以協(xié)助帶有目的90【解析】

本題重點(diǎn)考查轉(zhuǎn)基因技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，需特別注意基因工程的步驟、DNA的復(fù)制、基因工程的操作工具等知識(shí)。本題需特別注意圖示過(guò)程，從中獲取有效信息，然后結(jié)合課本知識(shí)即可正確解答?！敬鸢浮?/p>

(1)4

(2)2

1

(3)復(fù)制(4)DNA水解酶(5)表面無(wú)相應(yīng)的特異性受體(6)抗性【解析】本題重點(diǎn)考查轉(zhuǎn)基因技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，需特別注意基因工911．(2009年浙江高考題)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1．(2009年浙江高考題)下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是92B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類(lèi)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)B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類(lèi)常用的工具酶93【解析】基因工程中目的基因來(lái)源于自然界中的含有目的性狀的一切生物，可以是動(dòng)物、植物，也可以是真菌、細(xì)菌，還可以是人等；在基因工程中獲取目的基因以及將目的基因和載體結(jié)合構(gòu)成基因表達(dá)載體必須使用同一種限制酶進(jìn)行切割，以獲得相同的黏性末端，再在DNA連接酶的作用下，將目的基因和載體連接，構(gòu)成基因表達(dá)載體；【解析】基因工程中目的基因來(lái)源于自然界中的含有目的性狀的一94人的胰島素原基因可以在大腸桿菌體內(nèi)得以表達(dá)，但是由于大腸桿菌是原核生物，沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器的加工，合成的胰島素原不具有胰島素的功能，即沒(méi)有生物活性；作為標(biāo)記基因，有利于重組基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的鑒定篩選，但對(duì)于目的基因的表達(dá)沒(méi)有促進(jìn)等調(diào)控作用?！敬鸢浮?/p>

D人的胰島素原基因可以在大腸桿菌體內(nèi)得以表達(dá)，但是由于大腸桿菌952．(2007年高考北京卷)利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類(lèi)所需要的產(chǎn)品。下列選項(xiàng)中能說(shuō)明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是(

)A．棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因B．大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及其mRNAC．山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素DNA序列D．酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白2．(2007年高考北京卷)利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可96【解析】

該題考查了目的基因的檢測(cè)和目的基因的表達(dá)兩個(gè)概念之間的區(qū)別?；虮磉_(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，因此，只有在受體細(xì)胞中檢測(cè)或提取到了相應(yīng)蛋白質(zhì)才能證明目的基因在受體細(xì)胞中完成了表達(dá)，A、C只能說(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入，B只能說(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入和目的基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程?！敬鸢浮?/p>

D【解析】該題考查了目的基因的檢測(cè)和目的基因的表達(dá)兩個(gè)概念之973．(2009年上海高考題)人體細(xì)胞內(nèi)含有抑制癌癥發(fā)生的P53基因，生物技術(shù)可對(duì)此類(lèi)基因的變化進(jìn)行檢測(cè)。3．(2009年上海高考題)人體細(xì)胞內(nèi)含有抑制癌癥發(fā)生的P598(1)目的基因的獲取方法通常包括___和____。(2)上圖表示從正常人和患者體內(nèi)獲取的P53基因的部分區(qū)域。與正常人正比，患者在該區(qū)域的堿基會(huì)發(fā)生改變，在上圖中用方框圈出發(fā)生改變的堿基對(duì)；這種變異被稱(chēng)為_(kāi)____。(1)目的基因的獲取方法通常包括___和____。99(3)已知限制酶E識(shí)別序列為CCGG，若用限制酶E分別完全切割正常人和患者的P53基因部分區(qū)域(見(jiàn)上圖)，那么正常人的會(huì)被切成個(gè)片段；而患者的則被切割成長(zhǎng)度為_(kāi)___對(duì)堿基和____對(duì)堿基的兩種片段。(4)如果某人的P53基因部分區(qū)域經(jīng)限制酶E完全切割后，共出現(xiàn)170、220、290和460堿基對(duì)的四種片段，那么該人的基因型是____(以P+表示正?；?，P-表示異?；?。(3)已知限制酶E識(shí)別序列為CCGG，若用限制酶E分別完全切100【解析】

(1)目的基因既可以從供體細(xì)胞中直接提取，也可人工合成。(2)基因內(nèi)部個(gè)別堿基對(duì)的替換為基因突變。(3)據(jù)圖分析可知，正常人會(huì)被切成三個(gè)片段。(4)由正常人被限制酶E切出來(lái)的具體片段可知，該人的基因型是P+P-?！窘馕觥?1)目的基因既可以從供體細(xì)胞中直接提取，也可人工101【答案】

(1)從細(xì)胞中分離通過(guò)化學(xué)方法人工合成(2)見(jiàn)下圖基因堿基對(duì)的替換(基因突變)(3)3

460

220(4)P+P-【答案】(1)從細(xì)胞中分離通過(guò)化學(xué)方法人工合成基因堿基對(duì)1024．(2008年山東高考題)為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開(kāi)發(fā)利用備受關(guān)注。我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。4．(2008年山東高考題)為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，103(1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性?xún)?nèi)切酶作用于圖中的____處，DNA連接酶作用于___處。(填“a或“b”)(2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和_____法。(1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性?xún)?nèi)切酶作104(3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用_____技術(shù)，該技術(shù)的核心是_____和_____。(4)為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的_____作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要用_____方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。(3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用_____技105【解析】限制性?xún)?nèi)切酶的切點(diǎn)選擇很?chē)?yán)格，只會(huì)切