高中生物：11 基因工程和蛋白质工程（课件中图版选修3.ppt

基因工程与蛋白质工程 1 基因工程又叫做 或 基因工程 基因拼接技术 dna重组技术 2 基本工具 分子手术刀 分子缝合针 基因进入受体细胞的载体 3 基本操作步骤 运载体 dna连接酶 限制性内切酶 1 目的基因的获取2 基因表达载体的构建 核心 3 将目的基因导入受体细胞 转化 4 目的基因的检测与鉴定 基础回顾 专题1基因工程 1 了解基因工程的诞生过程2 理解基因工程的原理和技术3 理解基因工程在工农业 医药卫生等的应用 学习目标 基因工程 1 限制性核酸内切酶 一种限制性内切酶只能识别双链dna分子的某种特定的核苷酸序列 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 切割dna分子 来源 主要从原核细胞分离作用 作用结果 ecori 重难点剖析 基因工程的 专用工具 平未端 smai 及粘性未端 ecori 1 种类 2 作用部位 磷酸二酯键 dna连接酶可把黏性末端之间的缝隙 缝合 起来 即把梯子两边扶手的断口连接起来 这样一个重组的dna分子就形成了 dna连接酶 分子缝合针 一 目的基因的提取 目的基因 主要是指 获取方法 1 中获取目的基因2 人工合成法 化学方法合成dna片段 dna合成仪 3 pcr反应合成dna 基本操作步骤 从基因文库 编码蛋白质的结构基因 原理 dna复制过程 加热dna解链冷却引物结合到互补dna链互补链合成条件 耐高温dna聚合酶 二 基因表达载体构建 1 基因表达载体由 四部分组成 目的基因 启动子 标记基因 终止子 2 启动子作用 3 标记基因的作用 rna聚合酶识别和结合的位点 鉴别受体细胞中是否含有目的基因筛选出含目的基因的细胞 质粒 dna分子 dna连接酶 过程 三 将目的基因导入受体细胞 导入植物细胞 导入动物细胞 导入微生物细胞 受体细胞导入方法 体细胞受精卵 受精卵 显微注射法 ca2 处理法 四 目的基因的检测与鉴定 目的基因是否插入转基因生物染色体的dna 目的基因是否表达 目的基因是否转录 鉴定 抗虫鉴定 抗病鉴定 活性鉴定等 检测 dna分子杂交示意图 采用一定的技术手段 将两种生物的dna分子的单链放在一起 如果这两个单链具有互补的碱基序列 那么 互补的碱基序列就会结合在一起 形成杂合双链区 在没有互补碱基序列的部位 仍然是两条游离的单链 1 抗虫转基因植物方法 从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因 将其导入农作物中 使其具有抗虫性 bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因 植物凝集素基因等 一 植物基因工程硕果累累 2 抗病转基因生物 目的基因包括 病毒外壳蛋白基因 病毒的复制酶基因 抗真菌转基因植物中的有几丁质酶基因和抗毒素合成基因 3 抗逆转基因作物4 利用转基因改良植物的品质方法 基因工程的应用 用转基因动物生产药物 动物乳腺生物反应器 二 动物基因工程前景广阔 用转基因动物作器官移植的供体供体动物 存在的难题 解决方法 猪 免疫排斥 将供体基因组导入某种基因调节因子 以抑制抗原决定基因的表达 或设法除去抗原决定基因 再结合克隆技术 培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官 三 基因工程药品异军突起工程菌 用基因工程的方法 使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系 我国已生产的产品 白细胞介素 2 干扰素 乙肝疫苗等 四 基因诊断与基因治疗 基因诊断 用放射性同位素等标记的 dna探针 检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷 不但准确而且迅速 我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞 基因治疗 把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中 达到治疗疾病的目的 体外基因治疗 体内基因治疗 基因治疗的形式 蛋白质工程 什么是蛋白质工程 以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础 通过基因修饰或基因合成 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质 蛋白质工程流程图 从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应用的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列 板书 用干扰素例子 反推过程 第4步后接着做什么 比较 基因工程和蛋白质工程 2008理综山东卷 35 8分 生物 现代生物科技专题 为扩大耕地面积 增加粮食产量 黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注 我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系 1 获得耐盐基因后 构建重组dna分子所用的限制性内切酶作用于图中处 dna连接酶作用于处 填 a 或 b 2 将重组dna分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和法 3 由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用技术 该技术的核心是和 4 为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功 既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测 又要用方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性 a 植物组织培养 脱分化 去分化 基因枪法 花粉管通道法 再分化 耐盐基因 目的基因 一定浓度盐水浇灌 移栽到盐碱地中 a 2008上海高考生物巻 39 以重组dna技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活 请回答下列问题 1 获得目的基因的方法通常包括和 2 切割和连接dna分子所使用的酶分别是和 3 运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或 后者的形状成 4 由于重组dna分子成功导入受体细胞的频率 所以在转化后通常需要进行操作 5 将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌 从两者中生产的胰岛素在功能和序列上是相同的 答案 1 从基因文库中获取化学合成 人工合成 2 限制性核酸内切酶 限制酶 dna连接酶 连接酶 3 质粒小型环状 双链环状 环状 4 低筛选 5 氨基酸 2007 山东理 8分 继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后 膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展 最近 科学家培育出一种转基因小鼠 其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中 请回答 1 将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞 常用方法是 2 进行基因转移时 通常要将外源基因转入中 原因是 3 通常采用技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组 4 在研制膀胱生物反应器时 应使外源基因在小鼠的细胞中特异表达 5 为使外源基因在后代长期保持 可将转基因小鼠体细胞的转入细胞中构成重组细胞 使其发育成与供体具有相同性状的个体 该技术称为 显微注射法 受精卵 或早期胚胎 dna分子杂交 核酸探针 受精卵 或早期胚胎细胞 具有全能性 可使外源基因在相应组织细胞表达 去核的卵 膀胱上皮 细胞核 核移植 或克隆 2008 广东 39 现代生物科技专题 10分 天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类 用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用 研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转人酿酒酵母菌 获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精 请回答下列问题 1 将淀粉酶基因切割下来所用的工具是 用将淀粉酶基因与载体拼接成新的dna分子 下一步将该dna分子 以完成工程菌的构建 2 若要鉴定淀粉酶基因是否插人酿酒酵母菌 可采用的检测方法是 若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶 可采用检测 将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上 培养一定时间后 加入碘液 工程菌周围出现透明圈 请解释该现象发生的原因 3 如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小 4 微生物在基因工程领域中有哪些重要作用 限制酶 限制性核酸内切酶 导入