生物：專題1《基因工程》課件(2)(新人教版選修3)

基因工程專題復(fù)習(xí)基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序主要包括四個基本步驟：1）目的基因的獲取2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測與鑒定一、目的基因的獲取(一)目的基因主要是______________________編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因（二）獲取目的基因的常用方法有哪些?1、從基因文庫中獲取2、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增3、人工合成1、從基因文庫中獲取目的基因

將含有某種生物不同基因的許多DNA片斷，導(dǎo)入到受體菌的群體中，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫.基因文庫

基因組文庫部分基因文庫（如:cDNA文庫）（1）基因文庫⑵基因文庫的構(gòu)建方法①直接分離法(鳥槍法)基因組DNA文庫的構(gòu)建cDNA文庫的構(gòu)建②反轉(zhuǎn)錄法：①概念：PCR全稱為_______________，是一項在生物____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù)③條件：___________、_______________、___________、___________

.

②原理：__________聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體外特定DNA片段DNA雙鏈復(fù)制模板DNA四種脫氧核苷酸DNA引物熱穩(wěn)定DNA聚合酶2.利用PCR擴(kuò)增目的基因④過程a、DNA變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、退火（復(fù)性55℃-60℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，合成與模板互補(bǔ)的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈3.人工合成——根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列推測推測目的基因化學(xué)合成二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心質(zhì)粒目的基因限制酶處理一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶表達(dá)載體同一種1.過程a、使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并遺傳給子代b、同時使目的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用思考：作為基因工程表達(dá)載體，只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎？2、基因表達(dá)載體的作用3.基因表達(dá)載體的組成：它們有什么作用？a、目的基因b、啟動子c、終止子d、標(biāo)記基因位于基因的首端,是mRNA結(jié)合位點位于基因的末端,終止轉(zhuǎn)錄檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞常用的受體細(xì)胞：

有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法②基因槍法③花粉管通道法2、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞顯微注射技術(shù)：將基因表達(dá)載體提純，用顯微儀注射到受精卵中3、導(dǎo)入微生物細(xì)胞①原核生物特點：繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少用Ca2+處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞表達(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②方法：四、目的基因的檢測與鑒定檢測①導(dǎo)入檢測：目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞方法——DNA分子雜交②表達(dá)檢測轉(zhuǎn)錄檢測——分子雜交翻譯檢測——抗原抗體雜交分子檢測法鑒定抗蟲鑒定抗病鑒定活性鑒定等個體水平的鑒定1．下列有關(guān)基因工程技術(shù)的正確敘述是（）A．重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和載體B．所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列C．選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因為細(xì)菌繁殖快D．只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實現(xiàn)表達(dá)C

2.科學(xué)家運用基因工程技術(shù)將人胰島素基因與大腸桿菌的質(zhì)粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內(nèi)獲得成功表達(dá)。圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質(zhì)粒DNA結(jié)合的位置，它們彼此能結(jié)合的依據(jù)是（）A．基因自由組合定律 B．半保留復(fù)制原則C．基因分離定律 D．堿基互補(bǔ)配對原則D

3．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。PCR過程一般經(jīng)歷下述三十多次循環(huán)：95℃下使模板DNA變性、解鏈→55℃下復(fù)性（引物與DNA模板鏈結(jié)合）→72℃下引物鏈延伸（形成新的脫氧核苷酸鏈）。下列有關(guān)PCR過程的敘述中不正確的是（）A．變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，也可利用解旋酶實現(xiàn)B．復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對原則完成C．延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸D．PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶的最適溫度較高C

4.在基因工程中，把選出的目的基因（共1000個脫氧核苷酸對，其中腺嘌呤脫氧核苷酸460個），放入DNA擴(kuò)增儀中擴(kuò)增4代，那么，在擴(kuò)增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是A．540個B．7560個C．8100個 D．17280個C6.2003年在中國大地上最慘烈的事件就是“非典”侵襲、肆虐著人體的健康，奪取了許多人寶貴的生命。醫(yī)院人滿為患，“非典”與“發(fā)熱”、“疑似”混雜在一起，讓醫(yī)生難以區(qū)分。我國科學(xué)工作者日夜奮戰(zhàn)，利用基因工程迅速研制出“非典”診斷盒。其作用機(jī)理是

（

）A．治療“非典”利用的是抗原—抗體反應(yīng)B．診斷“非典”利用的是DNA分子雜交原理C．診斷“非典”利用的是抗原—抗體反應(yīng)D．治療“非典”利用的是DNA分子雜交原理B7.天然釀酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶類，用作發(fā)酵原料的淀粉需經(jīng)一系列復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程才能被利用。研究者從某絲狀真菌中獲取淀粉酶基因并轉(zhuǎn)入釀酒酵母菌，獲得的釀酒酵母工程菌可直接利用淀粉產(chǎn)生酒精。請回答下列問題：⑴將淀粉酶基因切割下來所用的工具是____________，用___________將淀粉酶基因與載體拼接成新的DNA分子，下一步將該DNA分子___________，以完成工程菌的構(gòu)建。⑵若要鑒定淀粉酶基因是否插入釀酒酵母菌，可采用的檢測方法是____________；若要鑒定淀粉酶基因是否翻譯成淀粉酶，可采用___________________檢測。限制酶

DNA連接酶

導(dǎo)入酵母菌DNA分子雜交

抗原一抗體雜交

8.利用動物乳腺生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)稱為動物乳腺反應(yīng)器技術(shù)2005年我省青島“嶗山奶山羊乳腺生物反應(yīng)器的研制”項目通過鑒定，該項目生產(chǎn)的藥用蛋白具有表達(dá)效率高、成本低、安全性高、易于分離純化的優(yōu)點，可產(chǎn)生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等醫(yī)藥產(chǎn)品，造福人類健康。下圖為利用生物技術(shù)獲得生物這一新品種和抗蟲棉的過程，據(jù)圖回答：⑴在基因工程中，A表示

，如果直接從蘇云金桿菌中獲得抗蟲基因，①過程使用的酶區(qū)別于其他酶的特點是

，B表示

。目的基因

重組DNA

一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且在特定的位點上切割DNA分子

⑵在研究過程中，研究人員首先從相關(guān)基因組中獲取了目的基因，并采用____

技術(shù)對目的基因進(jìn)行了擴(kuò)增，然后將目的基因與質(zhì)粒等載體組合形成了重組載體。在重組載體的構(gòu)建過程中需要的工具酶有___________________⑶基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心，一個完整的基因表達(dá)載體至少包括哪些部分?

。⑷將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過程中，在③過程中一般是采用

，在②過程中一般采用

，受體細(xì)胞一般是

。PCR限制酶、DNA連接酶

目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

顯微注射技術(shù)

受精卵⑸由于轉(zhuǎn)基因表達(dá)產(chǎn)物存在于山羊的乳汁中，檢測其體內(nèi)是否出現(xiàn)藥用蛋白，在分子水平上的檢測方法及結(jié)果是什么?⑹要確定目的的基因（抗蟲基因）導(dǎo)入棉花細(xì)胞后，是否能穩(wěn)定遺傳并表達(dá)，需進(jìn)行檢測和鑒定工作，請寫出在個體水平上的鑒定過程：從轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交

如果出現(xiàn)雜交帶，表明奶牛中出現(xiàn)了抗原蛋白；如果不出現(xiàn)雜交帶，表明奶牛中未出現(xiàn)抗原蛋白.

讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子，觀察害蟲的存活情況，以確定其是否具有抗蟲性狀

基因工程的應(yīng)用將

基因與

等調(diào)控組件重組在一起，通過

等方法，導(dǎo)入哺乳動物的

中，將其送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要的藥品，稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。

藥物蛋白乳腺蛋白基因的啟動子顯微注射受精卵繼哺乳動物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培養(yǎng)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激素并分泌到尿液中。請回答：（1）將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是___________。（2）進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入_______中，原因是_____________。（3）通常采用_______

技術(shù)檢測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，應(yīng)使外源基因在小鼠的_

_______

細(xì)胞中特異表達(dá)。（5）膀胱生物發(fā)生器比乳腺生物反應(yīng)器有什么優(yōu)點？顯微注射法受精卵具全能性，可使外源基因在相應(yīng)的組織細(xì)胞中表達(dá)DNA分子雜交膀胱上皮細(xì)胞1、基因治療概念：基因治療把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，是治療遺傳病的最有效的手段。（把特定的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，從而達(dá)到治療疾病的目的）2、實例：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。對嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥的治療3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者肺組織）4、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段1.美國科學(xué)家運用基因工程的方法得到體型巨大的“超級小鼠”，運用的方法是（）A．把牛的生長激素基因和人的生長激素基因分別注入到小白鼠體內(nèi)B．把牛的生長激素基因和人的生長激素基因分別注入到小白鼠的受精卵中C．把植物細(xì)胞分裂素基因和生長素基因分別注入到小白鼠的受精卵中D．把人的生長激素基因和牛的生長激素基因分別注入到小白鼠的卵細(xì)胞中B

2.下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是（）A．基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；駼．基因診斷的基本原理是DNA分子雜交C．一種基因探針能檢測水體中的各種病毒D．原核基因不能用來進(jìn)行真核生物的遺傳改良B

3.切取某動物合成生長激素的基因，用某種方法將此基因轉(zhuǎn)移到鲇魚的受精卵中，從而鲇魚比同類個體大3～4倍，此項研究遵循的原理是（）A．基因突變，DNA→RNA→蛋白質(zhì)B．基因工程，DNA→tRNA→蛋白質(zhì)C．細(xì)胞工程，DNA→RNA→蛋白質(zhì)D．基因重組，DNA→RNA→蛋白質(zhì)D

4.基因工程技術(shù)在培育抗旱植物用于發(fā)展沙漠農(nóng)業(yè)和沙漠改造方面顯示了良好的前景，荷蘭一家公司將大腸桿菌中的海藻糖合成酶基因?qū)胫参铮ㄈ缣鸩?、馬鈴薯等）中并獲得有效表達(dá)，使“工程植物”增強(qiáng)耐旱性和耐寒性。⑴根據(jù)材料中表達(dá)，使“工程植物”增強(qiáng)耐旱性、耐寒性的基本操作步驟是：①

②

，③

，④

。⑵基因表達(dá)的含義

。⑶寫出酶基因在植物體內(nèi)的表達(dá)過程：⑷基因工程操作中的工具是

、

、

。目的基因的獲取

基因表達(dá)載體構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因檢測與鑒定

基因控制合成相關(guān)蛋白質(zhì)

限制酶DNA連接酶

載體5.在1990年，醫(yī)生對一位因缺乏腺苷脫氨酶基因而患先天性體液免疫缺陷病的美國女孩進(jìn)行治療。采用的方法是首先將患者的白細(xì)胞取出作體外培養(yǎng)，然后用某種病毒將正常腺苷脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的白細(xì)胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞回輸?shù)交颊叩捏w內(nèi)，經(jīng)過多次治療，患者的免疫功