高二生物 专题1《基因工程》专题复习课件.ppt

基因工程专题复习 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个基本步骤 1 目的基因的获取2 基因表达载体的构建3 将目的基因导入受体细胞4 目的基因的检测与鉴定 一 目的基因的获取 一 目的基因主要是 编码蛋白质的结构基因 二 获取目的基因的常用方法有哪些 1 从基因文库中获取 2 利用pcr技术扩增 3 人工合成 1 从基因文库中获取目的基因 将含有某种生物不同基因的许多dna片断 导入到受体菌的群体中 各个受体菌分别含有这种生物的不同基因 称为基因文库 1 基因文库 基因文库的构建方法 直接分离法 鸟枪法 基因组dna文库的构建 cdna文库的构建 反转录法 概念 pcr全称为 是一项在生物 复制 的核酸合成技术 条件 原理 聚合酶链式反应 体外 特定dna片段 dna双链复制 模板dna 四种脱氧核苷酸 dna引物 热稳定dna聚合酶 2 利用pcr扩增目的基因 过程 a dna变性 90 95 双链dna模板在热作用下 断裂 形成 b 退火 复性55 60 系统温度降低 引物与dna模板结合 形成局部 c 延伸 70 75 在taq酶的作用下 合成与模板互补的 氢键 单链dna 双链 dna链 3 人工合成 根据已知的氨基酸序列合成dna 蛋白质的氨基酸序列 mrna的核苷酸序列 结构基因的核苷酸序列 推测 推测 目的基因 化学合成 二 基因表达载体的构建 核心 质粒 目的基因 限制酶处理 一个切口两个黏性末端 两个切口获得目的基因 dna连接酶 表达载体 同一种 1 过程 a 使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代 b 同时使目的基因能表达和发挥作用 思考 作为基因工程表达载体 只需含有目的基因就可以完成任务吗 2 基因表达载体的作用 3 基因表达载体的组成 它们有什么作用 a 目的基因 b 启动子 c 终止子 d 标记基因 位于基因的首端 是mrna结合位点 位于基因的末端 终止转录 检测目的基因是否导入受体细胞 常用的受体细胞 有大肠杆菌 枯草杆菌 土壤农杆菌 酵母菌和动植物细胞等 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 三 将目的基因导入受体细胞 1 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 2 将目的基因导入动物细胞 显微注射技术 将基因表达载体提纯 用显微仪注射到受精卵中 3 导入微生物细胞 原核生物特点 繁殖快 单细胞 遗传物质少 用ca2 处理细胞感受态细胞表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收dna分子 方法 四 目的基因的检测与鉴定 检测 导入检测 目的基因是否导入受体细胞 方法 dna分子杂交 表达检测 转录检测 分子杂交 翻译检测 抗原抗体杂交 分子检测法 鉴定 抗虫鉴定抗病鉴定活性鉴定等 个体水平的鉴定 1 下列有关基因工程技术的正确叙述是 a 重组dna技术所用的工具酶是限制酶 连接酶和载体b 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列c 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快d 只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达 c 2 科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒dna分子重组 并且在大肠杆菌体内获得成功表达 图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒dna结合的位置 它们彼此能结合的依据是 a 基因自由组合定律b 半保留复制原则c 基因分离定律d 碱基互补配对原则 d 3 多聚酶链式反应 pcr 是一种体外迅速扩增dna片段的技术 pcr过程一般经历下述三十多次循环 95 下使模板dna变性 解链 55 下复性 引物与dna模板链结合 72 下引物链延伸 形成新的脱氧核苷酸链 下列有关pcr过程的叙述中不正确的是 a 变性过程中破坏的是dna分子内碱基对之间的氢键 也可利用解旋酶实现b 复性过程中引物与dna模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成c 延伸过程中需要dna聚合酶 atp 四种核糖核苷酸d pcr与细胞内dna复制相比所需要酶的最适温度较高 c 4 在基因工程中 把选出的目的基因 共1000个脱氧核苷酸对 其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个 放入dna扩增仪中扩增4代 那么 在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是a 540个b 7560个c 8100个d 17280个 c 6 2003年在中国大地上最惨烈的事件就是 非典 侵袭 肆虐着人体的健康 夺取了许多人宝贵的生命 医院人满为患 非典 与 发热 疑似 混杂在一起 让医生难以区分 我国科学工作者日夜奋战 利用基因工程迅速研制出 非典 诊断盒 其作用机理是 a 治疗 非典 利用的是抗原 抗体反应b 诊断 非典 利用的是dna分子杂交原理c 诊断 非典 利用的是抗原 抗体反应d 治疗 非典 利用的是dna分子杂交原理 b 7 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入酿酒酵母菌 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 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 若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌 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 限制酶 dna连接酶 导入酵母菌 dna分子杂交 抗原一抗体杂交 8 利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术2005年我省青岛 崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制 项目通过鉴定 该项目生产的药用蛋白具有表达效率高 成本低 安全性高 易于分离纯化的优点 可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶 等医药产品 造福人类健康 下图为利用生物技术获得生物这一新品种和抗虫棉的过程 据图回答 在基因工程中 a表示 如果直接从苏云金杆菌中获得抗虫基因 过程使用的酶区别于其他酶的特点是 b表示 目的基因 重组dna 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并且在特定的位点上切割dna分子 在研究过程中 研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因 并采用 技术对目的基因进行了扩增 然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体 在重组载体的构建过程中需要的工具酶有 基因表达载体的构建是基因工程的核心 一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分 将目的基因导入受体细胞的过程中 在 过程中一般是采用 在 过程中一般采用 受体细胞一般是 pcr 限制酶 dna连接酶 目的基因 启动子 终止子 标记基因 农杆菌转化法 显微注射技术 受精卵 由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中 检测其体内是否出现药用蛋白 在分子水平上的检测方法及结果是什么 要确定目的的基因 抗虫基因 导入棉花细胞后 是否能稳定遗传并表达 需进行检测和鉴定工作 请写出在个体水平上的鉴定过程 从转基因羊的乳汁中提取蛋白质 用相应的抗体进行抗原 抗体杂交如果出现杂交带 表明奶牛中出现了抗原蛋白 如果不出现杂交带 表明奶牛中未出现抗原蛋白 让害虫吞食转基因棉花的叶子 观察害虫的存活情况 以确定其是否具有抗虫性状 基因工程的应用 将基因与等调控组件重组在一起 通过等方法 导入哺乳动物的中 将其送入母体 使其发育成转基因动物 转基因动物进入泌乳期后 可以通过分泌乳汁生产所需要的药品 称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器 乳腺生物反应器 乳腺生物反应器的优点 产量高 质量好 成本低 易提取 药物蛋白 乳腺蛋白基因的启动子 显微注射 受精卵 继哺乳动物乳腺发生器研发成功后 膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展 最近 科学家培养出一种转基因小鼠 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 膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点 显微注射法 受精卵 具全能性 可使外源基因在相应的组织细胞中表达 dna分子杂交 膀胱上皮细胞 1 基因治疗概念 基因治疗 把正常基因导入病人体内 使该基因的表达产物发挥功能 从而达到治疗疾病的目的 是治疗遗传病的最有效的手段 把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中 从而达到治疗疾病的目的 2 实例 将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中 再将这种淋巴细胞转入患者体内 对严重复合型免疫缺陷症的治疗 3 基因治疗的类型 4 基因治疗的发展现状 处于初期的临床试验阶段 1 美国科学家运用基因工程的方法得到体型巨大的 超级小鼠 运用的方法是 a 把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入到小白鼠体内b 把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入到小白鼠的受精卵中c 把植物细胞分裂素基因和生长素基因分别注入到小白鼠的受精卵中d 把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入到小白鼠的卵细胞中 b 2 下列关于基因工程应用的叙述 正确的是 a 基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因b 基因诊断的基本原理是dna分子杂交c 一种基因探针能检测水体中的各种病毒d 原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良 b 3 切取某动物合成生长激素的基因 用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中 从而鲇鱼比同类个体大3 4倍 此项研究遵循的原理是 a 基因突变 dna rna 蛋白质b 基因工程 dna trna 蛋白质c 细胞工程 dna rna 蛋白质d 基因重组 dna rna 蛋白质 d 4 基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和沙漠改造方面显示了良好的前景 荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物 如甜菜 马铃薯等 中并获得有效表达 使 工程植物 增强耐旱性和耐寒性 根据材料中表达 使 工程植物 增强耐旱性 耐寒性的基本操作步骤是 基因表达的含义 写出酶基因在植物体内的表达过程 基因工程操作中的工具是 目的基因的获取 基因表达载体构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因检测与鉴定 基因控制合成相关蛋白质 限制酶 dna连接酶 载体 5 在1990年 医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗 采用的方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养 然后用某种病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中 再将这些转基因白细胞回输到患者的体内 经过多次治疗 患者的免疫功能趋于正常 该病治疗运用了基因工程技术 在这个实例中运载体是 目的基因是 目的基因的受体细胞是 将转基因白细胞多次回输到患者体内后 免疫能力趋于正常是由于产生了 产生这种物质的两个基本步骤是和 人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比 其主要差别是 该病的治疗方法属于基因工程运用中的 某种病毒 腺苷脱氨酶基因 白细胞 腺苷脱氨酶 转录 翻译 碱基排列顺序不同 基因治疗 蛋白质工程的崛起 一 蛋白质工程的崛起的缘由 基因工程产物基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的 它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 却不一定完全符合人类生产和生活的需要 二 蛋白质工程的基本原理 1 蛋白质工程的目标 根据人们对蛋白质功能的特定需求 对蛋白质的结构进行分子设计 2 天然蛋白质的合成过程 基因 表达 转录和翻译 形成氨基酸序列的多肽链 形成具有高级结构的蛋白质 行使生物功能 蛋白质工程的基本途径 预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列 基因 4 蛋白质工程的概念 是指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 以满足人类的生产和生活的需求 5 蛋白质工程与基因工程的关系 蛋白质工程是在基因工程的基础上 延伸出来的第二代基因工程 是包含多学科的综合科技工程领域 基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内 并在其中进行表达 它的产品是该基因编码的天然存在的蛋白质 1 蛋白质工程制造的蛋白质是 a 天然蛋白质b 稀有蛋白质c 自然界中不存在的蛋白质d 肌肉蛋白 c 2 蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时 主要包括哪几种 进行少数氨基酸的替换 对不同来源的蛋白质的拼接 从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质 直接改变蛋白质的空间结构a b c d b 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 主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶 1 来源 2 作用 3 结果 形成两种末端 分子手术刀 限制酶 gaattc 限制酶切割 分子示意图 cttaag 思考 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口 可产生几个黏性末端 两个切口 四个黏性末端 黏性末端 黏性末端 什么叫平末端 1 下列关于限制酶的说法正确的是 a 限制酶广泛存在于各种生物中 但微生物中很少b 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列c 不同的限制酶切割dna后都会形成黏性末端d 限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键 b 2 右图为dna分子结构示意图 对该图的正确描述是a 的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸b 解旋酶作用的部位是 c 某限制性核酸内切酶可选择 处作为切点d dna连接酶可连接 处断裂的化学键 abd 3 限制性核酸内切酶i的识别序列和切点是一g gatcc一 限制性核酸内切酶 的识别序列和切点是一 gatc一 在质粒上有酶i的一个切点 在目的基因的两侧各有一个酶 的切点 请画出质粒被限制性核酸内切酶i切割后所形成的黏性末端 请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶 切割后所形成的黏性末端 在dna连接酶作用下 上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接 为什么 可以连接 因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的 基因工程中 如果要把相应的黏性末端连起来 要用 酶 dna连接