基因工程的基本原理和技術(shù) 市賽獲獎(jiǎng)

第1節(jié)基因工程的基本原理和技術(shù)

下面是DNA分子平面圖，說出圖中1－11的名稱。12345678109GTCA1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鳥嘌呤4.胸腺嘧啶5.脫氧核糖6.磷酸7.脫氧核苷酸8.堿基對9.氫鍵10.一條脫氧核苷酸鏈11.磷酸二酯鍵

11轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰藍(lán)色色素（蛋白質(zhì)）藍(lán)色色素基因（紫羅蘭）在玫瑰細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄翻譯藍(lán)玫瑰紫羅蘭藍(lán)色色素基因玫瑰基因剪切獲得目的基因拼接形成重組DNA分子導(dǎo)入將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞表達(dá)目的基因在受體細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄翻譯是否對玫瑰每個(gè)細(xì)胞重復(fù)進(jìn)行上述步驟？什么是轉(zhuǎn)基因技術(shù)？什么叫基因工程？把一種生物的遺傳物質(zhì)DNA（目的基因）移到另一種生物的細(xì)胞中去，并使這種遺傳物質(zhì)所帶的遺傳信息在受體細(xì)胞中表達(dá)。原理：操作水平：結(jié)果：定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。DNA分子水平基因重組2.基因工程的核心是構(gòu)建重組DNA分子，因此，早期也將基因工程稱為重組DNA技術(shù)基因工程工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生基因工程的理論基礎(chǔ)：

基因工程的技術(shù)保障——基因工程的工具1.DNA是細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)3.遺傳信息傳遞方式1.基因的剪刀2.基因的縫合針3.基因的運(yùn)輸工具限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶載體（質(zhì)粒與病毒）最初從原核生物中分離，后來在酵母菌中也有發(fā)現(xiàn)(針對外來DNA，保護(hù)自身免受外源DNA入侵)4000種，常用200多種。

1、來源：

2、種類：3、作用：對DNA特定的核苷酸序列進(jìn)行識別和切割基因工程的基本工具能夠識別和切割DNA分子內(nèi)一小段特殊核苷酸序列的酶。思考能否切割煙草花葉病毒上人們想要的目的基因？基因的剪刀——限制性核酸內(nèi)切酶作用部位：磷酸二酯鍵專一性（識別特定的序列、有特定的切點(diǎn)）作用特點(diǎn)：識別GAATTC序列，并在G和A之間切開限制酶在切斷DNA時(shí)，可在切口處帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間堿基正好互補(bǔ)配對，因此稱這些片斷為粘性末端。EcoRI作用結(jié)果：粘性末端：錯(cuò)切平末端：平切

下列有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是()

A．一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列

B．限制性內(nèi)切酶的活性受溫度影響

C．限制性內(nèi)切酶能識別和切割RNA

D．限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提取ACCGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA用同一種限制酶來切割兩種來源不同的DNA，會產(chǎn)生相同的粘性末端。兩條鏈的骨架部分，形成磷酸二酯鍵。

連接部位：具有相同黏性末端的兩個(gè)DNA片段連接起來，形成重組DNA分子。結(jié)果：限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵，只是一個(gè)是切開，一個(gè)是連接。注意：CGGCCGTTAAAATTGCTATA氫鍵的斷裂與形成與限制酶、DNA連接酶無關(guān)。基因的針線——DNA連接酶思考：用DNA連接酶連接兩個(gè)相同的粘性未端要形成幾個(gè)磷酸二酯鍵？2個(gè)用限制酶切一個(gè)特定基因要切斷幾個(gè)磷酸二酯鍵？4個(gè)外源基因怎樣才能運(yùn)送到受體細(xì)胞？需要“分子運(yùn)輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體作為運(yùn)載工具，將外源基因送入受體細(xì)胞。作用：質(zhì)粒（最常用）、λ噬菌體和某些動植物病毒。種類：質(zhì)粒細(xì)菌及酵母菌等。最常用的是大腸桿菌、農(nóng)桿菌的質(zhì)粒。來源：本質(zhì)：擬核（或染色體）外的小型雙鏈環(huán)狀DNA分子。基因的運(yùn)輸工具——載體目的基因受體細(xì)胞思考：實(shí)現(xiàn)該過程質(zhì)粒必須滿足什么條件？EcoRIEcoRI目的基因EcoRI質(zhì)粒AATTCGCTTAAGAATTCGCTTAAG目的基因BamHIHindIII質(zhì)粒BamHIHindIIIGATCCGTTCGAAGCCTAGAAGCTA條件：⑶能在宿主細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制并穩(wěn)定地保存⑴有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)，可使外源基因插入其中⑷具有某些遺傳標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。⑵對受體細(xì)胞無害

抗生素抗性基因SmaIBamHIHindIIIEcoRIEcoRIEcoRIBamHIHindIIISmaI目的基因質(zhì)粒與只使用EcoRI相比較,使用BamHI和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)是什么？思考：AATTCG…………GCTTAA用兩種限制酶防止目的基因與載體的自身環(huán)化。GAATTCCTGAATGATCCG…………ATTCGA1、只使用EcoRI2、使用BamHI和HindⅢGCTTAAAATTCG載體AATTCG…………GCTTAA目的基因ATCTAG5533…………目的基因GATCTA5AATTCGCTTAAG335使用兩種限制酶，防止載體與目的基因反向連接。基因工程的誕生時(shí)間：1972年，斯坦福大學(xué)合成第一個(gè)人工DNA重組產(chǎn)物1973年，斯坦福大學(xué)實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌之間的性狀轉(zhuǎn)移

——標(biāo)志基因工程的誕生20世紀(jì)70年代不同生物的DNA能拼接在一起基因工程的成功能說明哪些問題？

說明所有生物的DNA都具有相同的化學(xué)組成(四種脫氧核苷酸)和空間結(jié)構(gòu)(雙螺旋結(jié)構(gòu))一種生物的基因能夠在另一種生物體內(nèi)表達(dá)

明基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，具有一定的獨(dú)立性，同時(shí)也說明各種生物共用一套遺傳密碼有關(guān)DNA酶將兩個(gè)DNA片段通過磷酸二酯鍵連接。DNA水解酶：DNA解旋酶：限制性核酸內(nèi)切酶：DNA聚合酶：DNA連接酶：將DNA水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解時(shí)生成磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。使DNA解旋成單鏈，作用部位是堿基與堿基之間的氫鍵。（在適當(dāng)?shù)母邷亍⒅亟饘冫}的作用下，也可使DNA解旋）以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成互補(bǔ)DNA鏈。將DNA切成片斷，作用部位是磷酸二酯鍵。1、下圖表示一項(xiàng)重要的生物技術(shù)，對圖中物質(zhì)a、b、c、d的描述，判斷正誤A．a(chǎn)通常存在于細(xì)菌體內(nèi)，目前尚未發(fā)現(xiàn)真核生物體內(nèi)有類似的結(jié)構(gòu)（）B．b識別特定的核苷酸序列，并將A與T之間的氫鍵切開（）C．c連接雙鏈間的A和T，使黏性末端處堿基互補(bǔ)配對（）

×××練習(xí)：2、科學(xué)家們經(jīng)過多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——

基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是（）A.定向提取生物體的DNA分子B.定向地對DNA分子進(jìn)行“剪切”C.在生物體外對DNA分子進(jìn)行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀D3、以下說法正確的是（）A、所有的限制酶只能識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C5、基因工程又叫重組DNA技術(shù)。假設(shè)以大腸桿菌質(zhì)粒作為基因載體，并以同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割載體與目的基因，將切割后的載體與目的基因片段混合，并加入DNA連接酶。連接產(chǎn)物至少有____種環(huán)狀DNA分子(假設(shè)兩兩結(jié)合)，它們分別是：_______________________________________________________________________________________________

3載體與載體相連、目的基因與目的基因相連、載體與目的基因相連4、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.有利于對目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行檢測C.增加質(zhì)粒分子的分子量D.便于與外源基因連接B(2009·浙江3)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、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)D高考風(fēng)向標(biāo)基因工程中，