基因工程复习课件

1、选修三选修三 现代生物科技现代生物科技第一节第一节 基因工程基因工程20152015高考第一轮复习高考第一轮复习考查重点：(1)基因工程中三种工具。(2) 基因工程操作程序。(3)基因工程成果转基因生物实例及安全性讨论。(1)(1)基因的剪刀：基因的剪刀： _ _ 。(2)(2)基因的针线：基因的针线： _ _ 。(3)(3)基因的运载体：常用的有基因的运载体：常用的有 _ _ 、噬菌体、噬菌体和和 _ _ 等。等。DNADNA限制性内切酶限制性内切酶DNADNA连接酶连接酶质粒质粒动植物病毒动植物病毒操作步骤操作步骤: :(1)(1)提取提取 。(2)(2)目的基因与目的基因与 结合。（基因

2、表达载体的构建）结合。（基因表达载体的构建）(3)(3)将目的基因导入将目的基因导入 。(4)(4)目的基因的目的基因的 。目的基因目的基因运载体运载体受体细胞受体细胞检测和鉴定检测和鉴定基础回顾：基础回顾：判一判判一判(1)(1)限制酶只能用于切割目的基因。限制酶只能用于切割目的基因。( )( )(2)(2)限制酶切割限制酶切割DNADNA分子具有特异性分子具有特异性( ) ( ) (3)(3)限制酶切割限制酶切割DNADNA后可产生黏性末端和平末端两种类型。后可产生黏性末端和平末端两种类型。( )( )(4)DNA(4)DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。连接酶能将两碱基间通过形

3、成氢键连接起来。( ) ( ) (5)Ecoli DNA(5)Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。端。( )( )(6)(6)质粒是小型环状质粒是小型环状DNADNA分子，是基因工程常用的载体。分子，是基因工程常用的载体。( )( )(7)(7)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。定存在并表达。( )( )定向改变生物的性状定向改变生物的性状基因工程的概念基因工程的概念下列叙述符合基因工程概念的是下列叙述符合基因工程概念的是( )( )A.BA.B淋巴细胞与肿瘤细胞融

4、合，杂交瘤细胞中含有淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B B淋巴细淋巴细胞中的抗体基因胞中的抗体基因B.B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株产生人干扰素的菌株C.C.用紫外线照射青霉菌，使其用紫外线照射青霉菌，使其DNADNA发生改变，通过筛选获发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株得青霉素高产菌株D.D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNADNA整合整合到细菌到细菌DNADNA上上B B（1 1）主要来源：）主要来源：（2 2）作用特点：）作用特点：（3 3

5、）限制酶识别序列）限制酶识别序列（4 4）作用结果：）作用结果：原核生物原核生物产生黏性末端或平末端产生黏性末端或平末端识别特定核苷酸序列，切断磷酸二酯键，具有特异识别特定核苷酸序列，切断磷酸二酯键，具有特异性。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，性。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割并且能在特定的切点上切割DNADNA分子。分子。一、操作工具一、操作工具1 1、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分的两条链分别切开时，产生的是黏性末端。当限制酶在它识别序列

6、别切开时，产生的是黏性末端。当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。的中轴线处切开时，产生的则是平末端。EcoR GAATTC GAATTCEcoR GAATTC GAATTC目目的的基基因因思考：思考： 黏性末端的种类和数量？黏性末端的种类和数量？由同一种限制性内切酶切割成的黏性末端是由同一种限制性内切酶切割成的黏性末端是TCG TCG AATTCGA AATTCGA AGCTTAA GCT AGCTTAA GCT CA CA AGCTTC AGCTTC AATTGA AATTGA GTTCCA AG ACT GTTCCA AG ACT A A、 B B、 C C、 D D、

7、 E E、A AD D现有一长度为现有一长度为10001000碱基对碱基对(bp(bp）的）的DNADNA分子，用限制性核酸分子，用限制性核酸内切酶内切酶EcoR1EcoR1酶切后得到的酶切后得到的DNADNA分子仍是分子仍是1000bp1000bp，用，用Kpn1Kpn1酶酶切得到切得到400bp400bp和和600bp600bp两种长度的两种长度的DNADNA分子，用分子，用EcoRIEcoRI、KpnlKpnl同时酶切后得到同时酶切后得到200bp200bp和和600bp600bp两种长度的两种长度的DNADNA分子。该分子。该DNADNA分子的酶切图谱正确的是分子的酶切图谱正确的是(

8、)( )2 2、DNADNA连接酶连接酶 “分子缝合针分子缝合针”(1)EcoliDNA(1)EcoliDNA连接酶：只能连接双链连接酶：只能连接双链DNADNA片段互补的片段互补的黏黏性末端性末端。(2)T4DNA(2)T4DNA连接酶：连接酶：既能连接双链既能连接双链DNA片段互补的片段互补的黏性末端黏性末端；又；又能连接双链能连接双链DNA片段的片段的平末端平末端。DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶一样吗？为什么？聚合酶一样吗？为什么？ 3 3、基因进入受体细胞的运载体、基因进入受体细胞的运载体分子运输车分子运输车常用的运载体常用的运载体质粒质粒(1)(1)作用：作用：作为运

9、载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。(2)(2)作为运载体应具备的条件：作为运载体应具备的条件：能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；有多个限制酶切点；有多个限制酶切点；有标记基因。有标记基因。能复制并带着插能复制并带着插入的目的基因一入的目的基因一起复制起复制有切割位点有切割位点有标记基因的存有标记基因的存在，将来可用含在，将来可用含青霉素的培养基青霉素的培养基鉴别。鉴别。下列不是转基因工程的运载体必须具备的条件？下列不是转基因工程的运载体必

10、须具备的条件？A A能在宿主细胞中复制并保存能在宿主细胞中复制并保存 B B具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接C C具有标记基因，便于进行筛选具有标记基因，便于进行筛选 D D是环状形态的是环状形态的DNADNA分子分子D D1.目的基因的获取目的基因的获取2.基因表达载体的构建基因表达载体的构建3.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞4.目的基因的的检测与鉴定目的基因的的检测与鉴定二、操作程序二、操作程序什么是基因文库？什么是基因文库？种类种类：基因组文库：基因组文库：部分基因文库部分基因文库：含有一种生物的含有一种生物的全部全部

11、基因基因含有一种生物的含有一种生物的部分部分基因基因如如cDNAcDNA文库文库1 1、目的基因的获取、目的基因的获取 （1 1）从基因文库中获取目的基因）从基因文库中获取目的基因如何构建基因文库？如何构建基因文库？用适当限用适当限制酶切割制酶切割与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群基因组文库的构建基因组文库的构建提取某生物提取某生物全部全部DNADNA许许 多多DNADNA片段片段该生物基该生物基因组文库因组文库cDNAcDNA文库的构建文库的构建mRNAmRNA反转录形成反转录形成mRNA逆转录酶逆转录酶杂交双链杂交双链核酸酶核酸酶单链单链DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNA(c

12、DNA)该生物该生物cDNAcDNA文库文库与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群问题：上述两种基因文库中同种生物的问题：上述两种基因文库中同种生物的同一基因是否相同？同一基因是否相同？课本课本P10P10两种引物两种引物加热至加热至90-9590-95降温至降温至55-55-60 60 升温至升温至70-75 70-75 原料及能量原料及能量（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因PCRPCR技术与技术与DNADNA复制的比较复制的比较上述目的基因获取的方法有何优缺点？上述目的基因获取的方法有何优缺点？（3 3）化学合成法）化学合成法条件：条件：目的基因比较小，

13、且已知核苷酸序列目的基因比较小，且已知核苷酸序列方法：方法： 通过通过DNA合成仪人工合成合成仪人工合成质粒质粒DNADNA分子分子一个一个切口切口两个两个黏性末端黏性末端两个两个切口切口获得目的基因获得目的基因DNA DNA 连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）同种同种 限制酶限制酶2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建基因工程的核心基因工程的核心基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：启动子启动子、目的基因目的基因、终止子终止子、标记标记基因基因及复制原点等。及复制原点等。比较概念：比较概念：启动子与起始密码子；启动子与起始密码子；终止子与终止密码子终止

14、子与终止密码子标记基因：标记基因：筛选、检测目筛选、检测目的基因是否导入受体细胞的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基，常见的有抗生素抗性基因、发光基因，表达产物因、发光基因，表达产物为带颜色物质等。为带颜色物质等。1.1.获取目的基因和切割载体时通常使用同种限制酶，目的获取目的基因和切割载体时通常使用同种限制酶，目的是什么？会给基因表达载体的构建带来什么影响？是什么？会给基因表达载体的构建带来什么影响？2.2.使用不种限制酶切割使用不种限制酶切割DNADNA分子，产生的黏性末端就会不分子，产生的黏性末端就会不同吗？能否用不同的限制酶处理目的基因和运载体？同吗？能否用不同的限制酶处理目的

15、基因和运载体？思考：思考：下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1 1、图、图2 2中箭头中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：（1 1）一个图）一个图1 1所示的质粒分子经所示的质粒分子经SmaSma切割前后，分别含有切割前后，分别含有 个个游离的磷酸基团。游离的磷酸基团。（2 2）若对图中质粒进行改造，插入的）若对图中质粒进行改造，插入的SmaSma酶切位点越多，质粒的酶切位点越多，质粒的热稳定性越热稳定性越 。（3 3）用图中的质粒和外源）用图中的质粒和外源DNADNA构建重组质粒，

16、不能使用构建重组质粒，不能使用SmaSma切割，切割，原因是原因是 。（4 4）与只使用）与只使用EcoEcoR IR I相比较，使用相比较，使用BamBamH H 和和HindHind 两种限制酶两种限制酶同时处理质粒、外源同时处理质粒、外源DNADNA的优点在于可以防止的优点在于可以防止 。（5 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，）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入并加入 酶。酶。（6 6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。【答案答案】（1 1）0 0、2 2 （2 2）高）高（3 3）SmaSma会

17、破坏质粒的抗性基因、外源会破坏质粒的抗性基因、外源DNADNA中的目的基因中的目的基因（4 4）质粒和含目的基因的外源）质粒和含目的基因的外源DNADNA片段自身环化片段自身环化（5 5）DNADNA连接连接（6 6）鉴别和筛选含有目的基因的细胞）鉴别和筛选含有目的基因的细胞3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞植物植物动物动物微生物微生物常用方法常用方法受体细胞受体细胞农杆菌转化法（双子叶植农杆菌转化法（双子叶植物和裸子植物物和裸子植物 ）显微注显微注射法射法（显微（显微注射仪）注射仪）CaCa2+2+处处理法理法体细胞、受精卵体细胞、受精卵受精卵受精卵转化：转化：目的基因进

18、入受体细胞内，并且在受体细胞内维持目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。稳定和表达的过程。基因枪法（单子叶植物）基因枪法（单子叶植物）花粉管通道法（抗虫棉）花粉管通道法（抗虫棉）常用转化方法：常用转化方法：农杆菌转化法农杆菌转化法T-DNAT-DNA：位于农杆菌中的位于农杆菌中的TiTi质粒上，可转移至受体细胞，质粒上，可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的并且整合到受体细胞染色体的DNADNA上。上。复复性性（1 1）检测转基因生物染色体的）检测转基因生物染色体的DNADNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴

19、定方法：方法：DNADNA分子杂交技术分子杂交技术工具：工具：基因基因探针探针（放射性同位素等标记的放射性同位素等标记的含目的基因含目的基因的的DNADNA分子分子片段）片段）（2 2）检测）检测目的基因是否转录出了目的基因是否转录出了mRNAmRNA方法：方法：分子杂交技术分子杂交技术变性变性（4 4）鉴定（个体生物学水平）鉴定（个体生物学水平）（3 3）检测目的基因是否翻译成蛋白质）检测目的基因是否翻译成蛋白质如：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等如：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等方法方法: :抗原抗原-抗体杂交抗体杂交1 1、植物基因工程、植物基因工程3 3、基因工程药物、基因工程药物三、基

20、因工程的应用三、基因工程的应用2 2、动物基因工程、动物基因工程培育抗虫、抗病、抗逆转基因植物；利用转培育抗虫、抗病、抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质基因改良植物的品质提高动物生长速度；改善畜产品的品质；用转提高动物生长速度；改善畜产品的品质；用转基因动物生产药物（基因动物生产药物（乳腺生物反应器乳腺生物反应器）；用转）；用转基因动物作器官移植的供体。基因动物作器官移植的供体。利用转基因的工程菌生产药物（细胞因子、利用转基因的工程菌生产药物（细胞因子、抗体、疫苗、激素等）抗体、疫苗、激素等）4 4、基因治疗、基因治疗含义：含义：把正常基因导入病人体内，使该基因的表把正常基因导入病人体内

21、，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病最有效的手段。治疗遗传病最有效的手段。 治疗方法：治疗方法：体外基因治疗体外基因治疗体内基因治疗体内基因治疗现状：现状：临床试验阶段临床试验阶段在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是列操作错误的是( )( )A.A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B.B.用用DNADNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C.C.将重组将重组DN

22、ADNA分子导入烟草原生质体分子导入烟草原生质体D.D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞A A上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了3030多倍，标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一多倍，标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。以下与此有关的叙述中，正确的是大步。以下与此有关的叙述中

23、，正确的是( )( )A.A.所谓所谓“提高基因表达水平提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因含有更多的人白蛋白基因B.B.可将白蛋白基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养形成可将白蛋白基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养形成转基因牛转基因牛C.C.人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中才有人白蛋白基因D.D.运用基因工程技术让牛合成人白蛋白，该技术将导致定运用基因工程技术让牛合成人白蛋白，该技术将导致定向变异向变异D D基础基础

24、:蛋白质工程的实质：蛋白质工程的实质：通过通过:目标目标:蛋白质分子的结构规律及其生物功能蛋白质分子的结构规律及其生物功能基因修饰或基因合成基因修饰或基因合成改造或制造新的蛋白质，满足人类的生产或改造或制造新的蛋白质，满足人类的生产或生活的需要生活的需要是对编码蛋白质的基因进行改造是对编码蛋白质的基因进行改造四、蛋白质工程四、蛋白质工程满足人类满足人类生产和生生产和生活的需要活的需要例如：例如：改造改造干扰素（半胱氨酸）干扰素（半胱氨酸）体外很难保存体外很难保存干扰素（丝氨酸）干扰素（丝氨酸）体外可以保存半年体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（

25、352位的苏氨酸）位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）改造改造改造改造天冬氨酸激酶（异亮氨酸）天冬氨酸激酶（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？应该应该从对基因的操作来实现从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，对天然蛋白质改造，主要原因如下：主要原因如下：（1 1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过改造过的蛋白质可以遗传下去的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋