第一節(jié)基因工程的概述樣本

第一章基因工程第一節(jié)基因工程概述【學習目的】1、簡述基因工程概念含義，簡述基因工程誕生歷程，認同基因工程誕生和發(fā)展離不開理論突破和技術創(chuàng)新2、簡述基因工程原理，說出DNA重組技術基本工具及其作用、特點，簡述基因工程基本操作程序，以及各環(huán)節(jié)普通辦法、原理，模仿重組DNA分子操作過程【課前預習】基因工程是指按照人們愿望，進行嚴格設計，在通過人工和等辦法，對生物基因進行和，然后導入并使重組基因在中表達，產生人類需要基因產物技術。因而又叫DNA重組技術。基因工程是在水平上操作、變化生物遺傳性狀技術，涉及基因、以及在受體細胞內和過程。為基因工程創(chuàng)立作出了重要理論鋪墊，而發(fā)現，則直接增進了基因工程誕生。1973年，美國科學家將不同來源兩種DNA分子體外重組，并初次實現了在大腸桿菌中表達。3、“分子手術刀”：。其作用特點是：其產生DNA末端有兩種形式：和?！胺肿俞樉€”將雙鏈DNA片段縫合起來，恢復被限制酶切開兩個核苷酸之間?！斑\載工具”。普通運用質粒作為載體。作為載體必要具備如下條件：載體DNA必須有一種或各種切割位點；載體DNA必須能在受體細胞中；載體DNA必須帶有特殊基因?；蚬こ袒静僮鳝h(huán)節(jié)涉及：=1\*GB3①=2\*GB3②、=3\*GB3③、=4\*GB3④PCR是一項在生物 復制特定DNA片段核酸合成技術。目基因受熱形成，與結合，在作用下延伸形成DNA?！竟餐骄俊恐R點一：關于基因工程基因工程別名DNA重組技術或轉基因技術操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切或合成→拼接→導入→表達成果人類需要新生物類型和生物產物變異類型基因重組意義打破生殖隔離（克服不同生物遠緣雜交不親和障礙），在基因水平上定向變化生物遺傳信息，并通過工程化手段為人類提供有用產品和服務【思考題1】（10全國2）下列論述符合基因工程概念是A．B淋巴細胞與腫瘤細胞融合，雜交瘤細胞中具有B淋巴細胞中抗體基因B．將人干擾素基因重組到質粒后導入大腸桿菌，獲得能產生人干擾素菌株C．用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生變化，通過篩選獲得青霉素高產菌株D．自然界中天然存在噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上（一）DNA重組技術基本工具1、“分子手術刀”——限制性核酸內切酶限制性核酸內切酶能將外來DNA切斷，即可以限制異源DNA侵入并使之失去活力，但對自己DNA卻無損害作用，這樣可以保護細胞原有遺傳信息。它在切割DNA時，特異性辨認核苷酸序列，即只能在一定DNA序列上進行切割，這種能被特意性辨認切割部位都具備回文序列。這種酶重要在原核生物中存在，有何意義？這給咱們在基因工程中有什么啟發(fā)？【思考題2】下列關于限制酶說法對的是A、限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中很少B、一種限制酶只能辨認一種特定核苷酸序列C、不同限制酶切割DNA后都會形成黏性末端D、限制酶作用部位是特定核苷酸形成氫鍵【思考題3】（10浙江卷）在用基因工程技術構建抗除草劑轉基因煙草過程中，下列操作錯誤是A.用限制性核酸內切酶切割煙草茶葉病毒核酸B.用DNA連接酶連接經切割抗除草劑基因和載體C.將重組DNA分子導入原生質體D.用含除草劑培養(yǎng)基篩選轉基因煙草細胞【思考題4】（07廣東）既有一長度為1000堿基對（by）DNA分子，用限制性核酸內切酶EcoR1酶切后得到DNA分子仍是1000by，用Kpn1單獨酶切得到400by和600by兩種長度DNA分子，用EcoRI,Kpnl同步酶切后得到200by和600by兩種長度DNA分子。該DNA分子酶切圖譜對的是D2、“分子針線”——DNA連接酶DNA連接酶是將雙鏈DNA片段”縫合”起來,恢復被限制性核酸內切酶切開了兩個核苷酸之間磷酸二酯鍵.DNA連接酶與DNA聚合酶相似點是：兩者都是形成磷酸二酯鍵；成分都屬于蛋白質。不同點：DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有核酸片段形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將兩個缺口同步連接起來，不是在單個核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵【思考題5】下圖為DNA分子切割和連接過程。（1）EcoRI是一種 酶，其辨認序列是 ，切割位點是 與 之間 鍵。切割成果產生DNA片段末端形式為 。（2）不同來源DNA片段結合，在這里需要酶應是 連接酶，此酶作用是在 與 之間形成 鍵，而起“縫合”作用。3、“運載工具”——目基因進入受體細胞載體目基因載體是基因運送工具，在基因操作過程中，使用目基因載體有兩個目：一是用它作為運載工具，將目基因送到宿主細胞中去；二是運用它在宿主細胞內對目基因進行大量復制。因而作為目基因載體必要具備三個條件：一是能在宿主細胞內穩(wěn)定保存并大量復制，二是具備各種限制性內切酶切點，以便與外源基因連接，三是具備某些標記基因，以便進行篩選。事實上自然存在質粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進行人工改造后才干用于基因工程操作。【思考題6】作為基因運送工具——載體，必要具備條件及理由是A、可以在宿主細胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復制，以便提供大量目基因B、具備各種限制酶切點，以便于目基因表達C．具備某些標記基因，以便為目基因表達提供條件D、可以在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存，以便于進行篩選（二）基因工程基本操作程序1、獲得目基因DNA復制和PCR技術DNA復制重要在細胞內完畢，以DNA兩條鏈為模板，依照堿基互補配對原則合成兩個完全相似DNA分子過程。復制條件是：以DNA雙鏈為模板，以四中脫氧核苷酸為原料，需要線立體供應能量，還需要各種酶，如解旋酶、DNA聚合酶等。PCR技術是一項在生物體外復制特定DNA片段核酸合成技術。它遵循原理與DNA復制原理相似，條件是有一段以知目基因核苷酸序列和依照核苷酸序列合成引物，原料是四種脫氧核苷酸，也需要各種酶，如（耐高溫）DNA聚合酶，此酶和普通DNA聚合酶相比，要耐高溫。成果使目基因片段在短時間內成百萬倍地擴增PCR擴增是獲取目基因一種非常有用辦法，也是進行分子鑒定和檢測一種很敏捷辦法。【思考題7】下列獲取目基因辦法中需要模板鏈是①從基因文庫中獲取目基因②運用PCR技術擴增目基因③反轉錄法④通過DNA合成儀運用化學辦法人工合成A．①②③④B．①②③ C．②③④D．②③【思考題8】下列關于PCR過程論述中，不對的是A．變性過程中破壞是DNA分子內堿基對之間氫鍵，也可以運用解旋酶來實現B．復制過程中引物與DNA模板鏈結合是依托堿基互補配對原則完畢C．延伸過程中需要DNA聚合酶、能量、四種核糖核苷酸D．PCR技術與細胞內DNA復制相比所需要酶最適溫度較高2、制備重組DNA分子（基因表達載體構建）——基因工程核心目基因和質粒相結合形成重組質粒過程是：（1）：用一種限制性內切酶切割質粒，使其浮現一種有黏性末端切口；（2）：用同一種限制性內切酶切斷目基因，產生相似黏性末端；（3）：將切下目基因片段插入到質粒切口處，在加入適量DNA連接酶，使質粒與目基因結合成重組質粒。不同受體細胞及目基因導入受體細胞辦法不同，基因表達載體構建上也會有所差別（如啟動子不同等）。重組DNA（基因表達載體）構成：目基因、啟動子、終結子、標記基因、復制原點【思考題9】制備重組DNA分子目是什么？使目基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下代，同步使目基因可以表達和發(fā)揮作用。【思考題10】（09上海理綜卷）科學家運用基因工程技術將人胰島素基因與大腸桿菌質粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內獲得成功表達。圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質粒DNA結合位置，它們彼此能結合根據是 A．基因自由組合定律 B．半保存復制原則 C．基因分離定律 D．堿基互補配對原則【思考題11】科學家在哺育抗蟲棉時，通過了許多復雜過程和不懈努力，才獲得成功。起初把蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因插入載體質粒中，然后導入棉花受精卵中，成果抗蟲基因在棉花體內沒有表達。然后在插入抗蟲基因質粒中插入啟動子(抗蟲基因首端)，導人棉花受精卵，長成棉花植株還是沒有抗蟲能力?？茖W家又在有啟動子、抗蟲基因質粒中插入終結子(抗蟲基因末端)，導入棉花受精卵，成果成長植株，有了抗蟲能力。由以上過程推知，作為目基因運載體應具備構造是A．目基因、啟動子B．目基因、終結子C．目基因、啟動子、終結子D．目基因、啟動子、終結子、標記基因【思考題12】（09浙江卷）下列關于基因工程論述，錯誤是A．目基因和受體細胞均可來自動、植物或微生物B．限制性核酸內切酶和DNA連接酶是兩類慣用工具酶C．人胰島素原基因在大腸桿菌中表達胰島素原無生物活性D．載體上抗性基因有助于篩選含重組DNA細胞和增進目基因表達3、轉化受體細胞（將目基因導入受體細胞）轉化辦法：農桿菌介導轉化技術、基因槍介導轉化技術、花粉管通道技術、顯微注射技術【思考題13】采用基因工程辦法哺育抗蟲棉，下列導入目基因做法對的是()①將毒素蛋白注射到棉受精卵中②將編碼毒素蛋白DNA序列，注射到棉受精卵中③將編碼毒素蛋白DNA序列，與質粒重組，導人細菌，用該細菌感染棉體細胞，再進行組織培養(yǎng)④將編碼毒素蛋白DNA序列，與細菌質粒重組，注射到棉子房并進入受精卵A、①②B、②③C、③④D、①④4、篩選出獲得目基因受體細胞、培養(yǎng)受體細胞并誘導目基因表達（目基因檢測與鑒定）檢測質粒或重組質粒與否導入受體細胞，需運用質粒上某些標記基因（抗性基因）特性，即對已經導入質?；蛑亟M質粒、自身無相應特性受體細胞進行檢測，依照受體細胞與否具備相應特性來擬定重組質粒與否進入受體細胞。例如質粒上有抗四環(huán)素和抗氨芐青霉素這兩個特性基因，用含四環(huán)素或氨芐青霉素選取培養(yǎng)基，受體細胞凡能生長則表白質粒導入成功。基因成功表達標志是受體細胞通過轉錄、翻譯過程合成出目基因相應蛋白質，可通過抗原---抗體反映進行檢測。也可通過個體生物學水平鑒定：如抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等?！舅伎碱}14】用某人胰島素基因制成DNA探針，檢測下列物質，能形成雜交分子是①該人胰島A細胞中DNA②該人胰島B細胞mRNA③該人胰島A細胞mRNA④該人肝細胞DNAA．①②③④B．①②③C．①②④D．②【課堂鞏固】1．生命活動中起催化作用酶都具備一定專一性，下列四種酶作用部位分別是 ①限制性內切酶 ②解旋酶 ③腸肽酶 ④ATP水解酶A．氫鍵、磷酸二酯鍵、氨基、高能磷酸鍵B．磷酸二酯鍵、堿基、肽鍵、高能磷酸鍵C．磷酸二酯鍵、氫鍵、氨基、磷酸鍵D．磷酸二酯鍵、氫鍵、肽鍵、高能磷酸鍵2．下圖是將人生長激素基因導入細菌B細胞內制造“工程菌”示意圖。已知細菌B細胞內不含質粒A，也不含質粒A上基因。判斷下列說法對的是A．將重組質粒導入細菌B慣用辦法是顯微注射法或基因槍法B．將完畢導入過程后細菌涂布在具有氨芐青霉素培養(yǎng)基上，能生長只是導入了重組質粒細菌C．將完畢導入過程后細菌涂布在具有四環(huán)素培養(yǎng)基上，能生長就是導入了質粒A細菌D．目基因成功表達標志是受體細胞能在具有氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長3．限制酶是一種核酸內切酶，可辨認并切割DNA分子上特定核苷酸序列。下圖為四種限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ辨認序列和切割位點BamBamHⅠ↓EcoRⅠ↓HindⅢ↓BglⅡ↓↑GGATCCGAATTCAAGCTTAGATCTCCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGA↑↑↑切割出來DNA黏性末端可以互補配對是A．BamHⅠ和EcoRⅠB．BamHⅠ和HindⅢC．BamHⅠ和BglⅡD．EcoRⅠ和HindⅢ4．關于限制性內切酶說法中，對的是（多選）A．重要從真核生物中分離純化出來B．能在特定位點上切割DNA分子C．對目基因和運載體必須用兩種特定限制性內切酶進行切割，產生特定黏性末端D．一種限制性內切酶只能辨認一種特定核苷酸序列5．用于判斷目基因與否轉移成功辦法中，屬于分子檢測是（多選）A．通過害蟲吃棉葉看其與否死亡B．目基因片段與DNA探針能否形成雜交帶C．目基因轉錄形成mRNA與DNA探針能否形成雜交帶D．目基因表達產物蛋白質能否與抗體形成雜交帶6.（09上海卷）人體細胞內具有抑制癌癥發(fā)生P53基因，生物技術可對此類基因變化進行檢測。（1）目基因獲取辦法普通涉及________和_______