基因工程 (2)

高三生物二轮复习 第 1 页 共 5 页 专题复习专题复习 基因工程基因工程 一 基因工程的原理及技术一 基因工程的原理及技术 1 基因工程原理 基因工程原理 基因重组基因重组 2 基因重组的基本工具 1 限制性核酸内切酶 限制酶 限制性核酸内切酶 限制酶 切割磷酸二酯键磷酸二酯键 GAA TT C CT T AAG 中中 轴轴 线线 CTTAA G AATTC G CCC GGG GGG CCC CCCGGG GGGCCC 黏黏 性性 末末 端端 平平 末末 端端 GAA TT C CT T AAG 中中 轴轴 线线 CTTAA G AATTC G CCC GGG GGG CCC CCCGGG GGGCCC 黏黏 性性 末末 端端 平平 末末 端端 2 DNA 连接酶连接酶 将将 DNA 片段之间的缝隙缝合片段之间的缝隙缝合 形成磷酸二酯键磷酸二酯键 3 载体 载体 二 基因工程的基本操作程序二 基因工程的基本操作程序 1 目的基因的获取 直接分离基因的方法 直接分离基因的方法 1 鸟枪法 建立基因文库 建立基因文库 2 建立建立 cDNA 文库方法 逆转录法 适于真核细胞基因 文库方法 逆转录法 适于真核细胞基因 3 利用利用 PCR 技术扩增目的基因技术扩增目的基因 模板 一对引物 DNA 或 RNA 小片段 热稳定 的 DNA 聚合酶 dCTP dATP dGTP dTTP 人工合成基因人工合成基因 DNA 合成仪合成仪 化学方法合成化学方法合成 已知碱基序列 较短的 DNA 片段 2 基因表达载体的构建 基因工程的核心基因工程的核心 目的 目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并且可以遗 传给下一代 使目的基因能够表达和发挥 重组重组 DNA 分子的特点 分子的特点 具有目的基因 启动子 终止子 以及标记基因 3 将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入受体细胞 导入植物细胞 农杆菌转化法农杆菌转化法 双子叶植物和裸子植物 基因枪法 单子叶植物 花 粉管通道法 转基因抗虫棉用 导入动物细胞 显微注射技术 注射入受精卵或胚胎干细胞注射入受精卵或胚胎干细胞 受体细胞是细菌 一般用氯化钙氯化钙处理 以增大细菌细胞壁的通透性 使感受态细胞吸收 以增大细菌细胞壁的通透性 使感受态细胞吸收 重组质粒 重组质粒 4 目的基因的检测和表达 目的基因的检测和表达 DNA 上检测是否有目的基因 利用 DNA 分子杂交技术 目的基因是否转录出 mRNA 基因探针与 mRNA 杂交 目的基因是否翻译出蛋白质 利用抗原 抗体杂交 性状水平的检测 例如 大肠杆菌是否具有青霉素抗性 让棉铃虫食用棉的叶片 棉铃虫被杀死 高三生物二轮复习 第 2 页 共 5 页 问题 问题 利用转基因牛作乳腺发生器生产人胰利用转基因牛作乳腺发生器生产人胰岛素血清白蛋白素血清白蛋白 技术路线 技术路线 探究过程 探究过程 1 右图为构建胰岛素 cDNA 文库的流程图 据图回答 下列问题 1 过程 应取 细胞破碎 理由是 2 过程 需 酶催化 原料 3 若过程 形成 RNA DNA 杂交分子中 A 占 24 T 占 15 则 C 占 4 加入RNA酶H 在RNA DNA杂交分子的mRNA链上可造成 切口和缺口 产生一系列RNA引物 然后在 酶和 酶的作用下合成cDNA第二链 5 cDNA 两端需加上人工接头 如下图所示 才能与限制 酶切过的运载体连接 由于人工接头较短且碱基序列已知 可用 仪器 合成 6 cDNA 文库获得的目的基因结 构中没有 等序列 2 利用 PCR 技术提取或扩增目的基因 其原理 与细胞内 DNA 复制类似 如右图所示 图中 引物为单链 DNA 片段 它是子链合成延伸的基 础 1 设计引物是PCR提取目的基因的关键步骤之一 其主要依据是 2 某同学设计的两组引物 只标注了部分碱 基序列 都不合理 如下图 请分别说明理由 第1组 第2组 EcoR I 人工接头 组织细胞组织细胞 破碎细胞 除去DNA与蛋白质 提取总提取总RNARNA 纤维素亲合柱层析 mRNAmRNA 反转录 合成合成cDNAcDNA第一链第一链 合成合成cDNAcDNA第二链第二链 插入载体 重组重组DNADNA 导入大肠杆菌扩增 构建构建 cDNAcDNA 文库文库 高三生物二轮复习 第 3 页 共 5 页 3 PCR反应体系中含有热稳定热稳定DNA聚合聚合 酶酶 下面的表达式不能正确反映DNA聚 合酶的功能 这是因为 4 PCR 扩增过程中重复进行变性 退火 延伸变性 退火 延伸步骤 从理论上推测 第四轮循环产物 中含有引物 A 的 DNA 片段所占的比例为 在第 轮循环产物中开始出现两 条脱氧核苷酸链等长的 DNA 片段 3 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点 图 l 图 2 中箭头表示相关限制酶的 酶切位点 请回答下列问题 1 一个图 1 所示的质粒分子经 Sma 切割前后 分别含有 个游离的磷酸基团 2 若对图中质粒进行改造 插入的 Sma 酶切位点越多 质粒的热稳定性越 3 用图中的质粒和外源 DNA 构建重组质粒 不能使用 Sma 切割 原因是 4 为避免只使用 EcoR I 出现质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化 随意连接 的现象 可分别使用 限制酶处理质粒和外源 DNA 5 为了获取重组质粒 将切割后的质粒与目的基因片段混合 并加入 高三生物二轮复习 第 4 页 共 5 页 酶 6 重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 若使用 BglII BamH Hind EcoR I 同时处理筛选得到的重组质粒 会得到 个 DNA 片段 4 分析下面实例 选择本课题的方案 说明选择理由 5 根据上述三个实例图解 分析回答 1 除了转基因技术外 还三个实例还运用了 等技术 2 三个实例中 所子代是得否都是能稳定遗传的转基因动物 为什么 3 对能生产血清白蛋白的转基因乳腺发生器 目的基因如何检测和鉴定 6 为提高小麦的抗旱性 有人将大麦的抗旱基因 HVA 导入小麦 筛选出HVA基因成功整合 到染色体上的高抗旱性T0植株 假定HVA基因都能正常表达 1 某T0植株体细胞含一个HVA基因 让该植株自交 子代中含HVA基因的所占比例为 高三生物二轮复习 第 5 页 共 5 页 2 某些T0植株体细胞含两个HVA基因 这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三 种类型 黑点表示HVA基因的整合位点 将T0植株与非转基因小麦杂交 若子代高抗旱性植株 所占比例为50 则两个HVA基因的整合位点属于图 类型 若子代高抗旱性植株所占的比例为100 则两个 HVA基因的整合位点属于图 类型 让图C所示类型的T0植株自交 子代中高抗旱性植株所占比例为 3 目的基因插入受体细胞的染色体DNA位置是随机的 这会导致什么问题 2 1 目的基因两端的部分DNA序列和相关限制酶识别序列 2 引物I和引物 局部发生碱基互补配对而失效 引物I 自身折叠后会出现局部