基因工程基本內(nèi)容鄧好

基因工程基本內(nèi)容鄧好第1頁/共45頁什么叫基因工程？

基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。是指按照人們的意愿,在生物體外，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入到受體細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類需要的基因產(chǎn)物。（一）基因工程的概念第2頁/共45頁（一）基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過程結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入實(shí)質(zhì)：（定向）基因重組→檢測(cè)與鑒定第3頁/共45頁基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：（一）基因工程的概念普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金桿菌提取抗蟲基因與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？第4頁/共45頁（一）基因工程的概念基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：從蘇云金桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來抗蟲基因關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與運(yùn)載體DNA拼接關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細(xì)胞第5頁/共45頁解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？（二）基因操作的工具關(guān)鍵步驟一的工具：關(guān)鍵步驟二的工具：關(guān)鍵步驟三的工具：“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運(yùn)輸車”——運(yùn)載體第6頁/共45頁思考在自然界中有一些生物的DNA可能進(jìn)入另一種生物的細(xì)胞中。我們有沒有學(xué)過相關(guān)的實(shí)例？現(xiàn)今存在的生物為什么沒有在長期的進(jìn)化過程中被外源DNA的入侵而滅絕，仍能保持一種穩(wěn)定狀態(tài)？怎樣才能使外來的DNA失效從而保護(hù)自身？第7頁/共45頁識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，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。主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶。4000種。1、來源：2、種類：3、作用：4、結(jié)果：形成兩種末端一、“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶黏性末端平末端第8頁/共45頁限制性核酸內(nèi)切酶(稱限制酶)能夠識(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第9頁/共45頁什么叫黏性末端？

當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)切開時(shí)，被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。第10頁/共45頁什么叫平末端？

當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。第11頁/共45頁

DNA分子經(jīng)限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有哪兩種形式？（二）基因操作的工具有黏性末端和平末端兩種那么，在中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基有什么特點(diǎn)呢？不管是產(chǎn)生黏性末端還是平末端，在中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基旋轉(zhuǎn)對(duì)稱第12頁/共45頁要想獲得某個(gè)目的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？一個(gè)目的基因有幾個(gè)黏性末端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端，兩個(gè)。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會(huì)怎樣呢？

會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端。第13頁/共45頁閱讀思考

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)，所用DNA連接酶是否可以不加選擇？第14頁/共45頁（二）基因操作的工具“分子縫合針”——DNA連接酶兩者都是將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷之間的磷酸二酯鍵。但E·coliDNA連接酶只能“縫合”黏性末端不能“縫合”平末端；而T4DNA連接酶既能“縫合”黏性末端又能“縫合”平末端。根據(jù)來源不同可分為哪兩類？在性質(zhì)上兩者又有什么異同呢？E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。第15頁/共45頁“分子縫合針”——DNA連接酶（二）基因操作的工具DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個(gè)重組的DNA分子就形成了。第16頁/共45頁DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈雙鏈單鏈連接部位在兩DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵第17頁/共45頁第18頁/共45頁基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是載體。第19頁/共45頁基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將怎樣？作為載體沒有切割位點(diǎn)將怎樣？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何察覺？如果載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？如果不能分離會(huì)怎樣？第20頁/共45頁作為載體的必要條件能自我復(fù)制有切割位點(diǎn)能與目的基因結(jié)合能進(jìn)入受體生物細(xì)胞并在受體生物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并表達(dá)；有遺傳標(biāo)記基因?qū)κ荏w細(xì)胞無害、容易分離比較容易得到第21頁/共45頁“分子運(yùn)輸車”——載體（二）基因操作的工具常用的載體主要有兩類：

1）細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒

2）噬菌體或某些動(dòng)植物病毒原理：病毒，細(xì)菌等的侵染性。第22頁/共45頁（二）基因操作的工具質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于細(xì)菌染色體（即擬核DNA）之外，且具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。質(zhì)粒是基因工程最常用的載體。有的一個(gè)細(xì)菌中有一個(gè)，有的一個(gè)細(xì)菌中有多個(gè)。為什么質(zhì)?？梢宰鳛榛蚬こ套畛Ｓ玫妮d體呢？第23頁/共45頁3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制有切割位點(diǎn)有標(biāo)記基因的存在，將來可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。第24頁/共45頁基因操作的工具一.“分子手術(shù)刀":限制性核酸內(nèi)切酶來源:主要來自原核生物作用:將外來的DNA切斷結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或平末端二.“分子縫合針”:DNA連接酶分類:E·coliDNA連接和T4DNA連接酶

作用:把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來三.“分子運(yùn)輸車”:基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體種類:質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒等條件:自我復(fù)制、限制酶切點(diǎn)、標(biāo)記基因、安全的、大小應(yīng)適合第25頁/共45頁1）以下說法正確的是（）

A、所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列

B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體

C、載體必須具備的條件之一是：具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接

D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C鞏固練習(xí)第26頁/共45頁2）下列不是基因載體具備的條件的是

A、能自我復(fù)制（）

B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNAD鞏固練習(xí)第27頁/共45頁3）有關(guān)基因工程的敘述中，錯(cuò)誤的是（）

A、DNA連接酶將黏性末端的堿基對(duì)連接起來

B、限制性核酸內(nèi)切酶用于目的基因的獲得

C、目的基因須由載體導(dǎo)入受體細(xì)胞

D、人工合成目的基因不用限制性內(nèi)切酶A鞏固練習(xí)第28頁/共45頁5）基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因與載體結(jié)合

C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

D、目的基因的檢測(cè)和表達(dá)C鞏固練習(xí)第29頁/共45頁6。下列關(guān)于質(zhì)粒的敘述，正確的是

A、質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種顆粒狀細(xì)胞器

B、質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能夠自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子

C、質(zhì)粒只有在導(dǎo)入宿主細(xì)胞后才能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制

D、細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過程一定是在宿主細(xì)胞外獨(dú)立進(jìn)行的第30頁/共45頁7科學(xué)家將含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，該受精卵發(fā)育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。這一過程涉及（）ADNA按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則自我復(fù)制BDNA以其一條鏈為模板合成RNAC按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì)DRNA以自身為模板自我復(fù)制第31頁/共45頁8在基因工程中，科學(xué)家所用的“剪刀”、“針線”和“運(yùn)載體”分別是指()A.大腸桿菌病毒、質(zhì)粒、DNA連接酶B.噬菌體、質(zhì)粒、DNA連接酶C.DNA限制酶、RNA連接酶、質(zhì)粒D.DNA限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒

第32頁/共45頁9人們常選用的細(xì)菌質(zhì)粒分子往往帶有一個(gè)抗菌素抗性基因，該抗性基因的主要作用是

A.提高受體細(xì)胞在自然環(huán)境中的耐藥性

B.有利于對(duì)目的基因是否導(dǎo)入進(jìn)行檢測(cè)

C.增加質(zhì)粒分子的分子量

D.便于與外源基因連接第33頁/共45頁10有關(guān)基因工程的敘述正確的是（）

A.限制性內(nèi)切酶只在獲得目的基因時(shí)才用

B.重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成

C.質(zhì)粒都可作運(yùn)載體

D.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料

第34頁/共45頁11生物細(xì)胞中含有細(xì)胞質(zhì)基因的結(jié)構(gòu)是()A.細(xì)胞核和染色體

B．染色體和核糖體

C．線粒體和質(zhì)粒

D．線粒體和葉綠體

第35頁/共45頁12目前常被使用的基因載體有（）A．質(zhì)粒B．噬菌體C．染色體D．動(dòng)、植物病毒

第36頁/共45頁13。1997年，科學(xué)家將動(dòng)物體內(nèi)的能夠合成胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌中表達(dá)成功。如右圖，請(qǐng)據(jù)圖回答問題。

(1)此圖表示的是采取______________方法獲取___基因的過程。

(2)圖中①DNA是以____________為模板，_____________形成單鏈DNA，在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得了所需要的____________________________。

(3)圖中②代表的是_________________酶，在它的作用下將質(zhì)粒切出_____末端。

(4)圖中③代表重組DNA，含______基因。

(5)圖中④表示的過程是_________________________。第37頁/共45頁1、下列不適合用于基因工程的運(yùn)載體是（）

A、質(zhì)粒B、噬菌體

C、細(xì)菌D、病毒選我C2、下列說法正確的是：（）

A、限制酶的切口一定是GAATTC堿基序列

B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體

C、重組技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶、運(yùn)載體

D、利用運(yùn)載體在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制的過程可稱為“克隆”選我D審題第38頁/共45頁3、下列黏性末端屬于同種內(nèi)切酶切割而成的是（）

A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAGAATTCG③①②④4、下列哪一種酶是基因工程的工具酶（）

A、DNA連接酶B、DNA酶

C、RNA酶D、運(yùn)載體選我A選我A記住了第39頁/共45頁練習(xí)在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶基因工程常用的受體細(xì)胞有（）(1)大腸桿菌（2）枯草桿菌（3）支原體（4）動(dòng)植物細(xì)胞A.（3）（4）B.（1）（2）（4）C.（2）（3）（4）D.（1）（2）（3）第40頁/共45頁不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是

A、能復(fù)制（）

B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)第41頁/共45頁3)基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是（）

A、人工合成目的基因