高三二轮复习生物：基因工程课件

非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游与RNA聚合酶结合位点启动子终止子原核细胞的基因结构：编码区非编码区非编码区启动子终止子编码区上游编码区下游外显子内含子与RNA聚合酶结合位点IMN真核细胞的基因结构：基因工程别名实质结果能否遗传优点基因拼接技术或DNA重组技术基因重组定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种能定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和的障碍

EcoRⅠ黏性末端黏性末端SmaⅠ平末端平末端(1)限制酶——“分子手术刀”来源：原核生物作用特点：特异性切割方式：错位切：产生两个相同的黏性末端平切：形成平末端1.基因工程的操作工具识别特定的脱氧核苷酸序列切割特定位点E·coliDNA连接酶或T4DNA连接酶(2)DNA连接酶——“分子缝合针”常用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端或平末端结果连接磷酸二酯键例1.下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是（）A.将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键B.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键C.连接两条DNA链上碱基之间的氢键D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而不能将双链DNA片段平末端之间进行连接B(3)载体——“分子运输车”类型：应具备条件：①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；②有一个至多个限制酶的切割位点,以便于与外源基因连接；③有特殊的标记基因（：筛选含有目的基因的受体细胞）；④对受体细胞无害最常用载体：质粒其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等提醒

①常见的标记基因有抗生素基因、发光基因、表达产物有特定颜色的基因等。②天然载体往往不能满足人类的所有要求,因此人们根据不同的目的和需要,对某些天然的载体进行人工改造。③限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。④作为载体必须具有多个限制酶切点,而且每种酶的切点最好只有一个，以免切割后丢失自身片段。例2.(1)构建基因工程表达载体时，若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生_______(相同、不同)黏性末端的限制酶。

(2)图中哪两种限制性核酸内切酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？

(3)请画出重组DNA序列？

(4)形成的重组DNA还能被上述限制酶切开吗？BamHⅠ和BglⅡ限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠBgIⅡ识别序列及切割位点-GGATCC--CCTAGG--AAGCTT--TTCGAA--GAATTC--CTTAAG--CCCGGG--GGGCCC--AGATCT--TCTAGA-相同不能×例3.图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点：(1)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，可以使用SmaⅠ切割吗？(2)用EcoRⅠ酶切，可得几种两两连接结果？(3)与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于___________________。或防止质粒和目的基因在酶切后产生的末端发生任意连接。不能3种√√√保证目的基因和载体的定向连接。例4.如图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用______________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含________的培养基上进行。BamHⅠ和HindⅢ氨苄青霉素例5.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据图示判断下列操作正确的是(

)A．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割B．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割C．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割D．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割A2.基因工程的操作程序目的基因的获取基因表达载体的构建（核心）将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定①从基因文库中获取②人工合成（化学合成法、反转录法）③利用PCR技术扩增基因文库种类及构建过程：许多一定大小的DNA片段重组DNA分子限制酶切割用DNA连接酶将DNA片段与载体连接导入受体菌中储存提取某种生物的全部DNA基因组文库某种生物的单链mRNA单链cDNA逆转录酶DNA聚合酶双链cDNA片段重组DNA分子导入受体菌中储存cDNA文库含有一种生物的全部基因含有一种生物的部分基因用DNA连接酶将DNA片段与载体连接(一)目的基因的获取——①从基因文库中获取cDNA文库中不含启动子、终止子、内含子。基因比较小、核苷酸序列已知或蛋白质的氨基酸序列可以测得时，可采用此种方法。推测得到的DNA碱基序列，是否唯一？化学合成法：蛋白质―→氨基酸序列―→RNA碱基序列―→DNA碱基序列―→用4种脱氧核苷酸借助DNA合成仪合成目的基因分析推测推测反转录法：分离出供体细胞mRNA―――→单链DNA―――→合成目的基因逆转录酶DNA聚合酶(一)目的基因的获取——②人工合成例6.(1)加热使DNA双链间的_____键打开，称为______；而在细胞中是在______酶的作用下进行的。(2)如果只需要大量克隆模板DNA中间的某个特定区段，应该加入_____种特定的引物。当温度降低至55℃时，引物与两条“舒展”的模板的特定位置结合，在__________________的作用下在引物的一端连接脱氧核苷酸，形成子链。氢解旋解旋2热稳定的DNA聚合酶(一)目的基因的获取——③利用PCR技术扩增PCR——是一项生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。全称发明者发明时间原理前提条件过程结果多聚酶链式反应穆里斯等1988年DNA复制一段已知目的基因的核苷酸序列（用以合成引物）模板DNA、引物、脱氧核苷酸、热稳定的DNA聚合酶高温变性、低温复性、中温延伸以指数形式扩增，可在短时间内获取大量的目的基因质粒目的基因限制酶DNA连接酶（二）基因表达载体的构建基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因微生物做受体细胞：个体微小,繁殖速度快；代谢旺盛,获得目的基因产物多。导入微生物细胞导入动物细胞（受精卵）导入植物细胞（体细胞）——Ca2+处理法——显微注射法——农杆菌转化法(最常用)基因枪法花粉管通道法将目的基因导入受体细胞常用方法：（三）将目的基因导入受体细胞例7.下表有关基因表达的选项中,不可能的是()基因表达的的细胞表达产物A细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人酪氨酸酶C动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素D兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白DDNA分子杂交技术：是否出现杂交带（四）目的基因的检测与鉴定mRNA分子杂交技术是否出现杂交带检测蛋白质抗原-抗体杂交是否出现杂交带检测翻译目的基因是否插入DNA分子杂交技术是否出现杂交带检测转录分子水平检测、个体水平鉴定：个体抗虫、抗病接种实验是否抗虫、抗病鉴定例8.如图为获得抗虫棉的技术流程。在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。(1)A过程所用的载体是＿＿＿＿＿＿。

(2)C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素外，还需加入＿＿＿＿＿。

(3)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用放射性同位素(或荧光分子)标记的＿＿＿＿＿作为探针。

(4)如果从个体生物水平来鉴定，D过程可用的最简单检测方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。含kanr质粒卡那霉素抗虫基因让棉铃虫食用再生植株(抗虫接种实验)目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定从基因文库中获取目的基因人工合成目的基因PCR扩增目的基因（实质：基因重组）导入植物细胞导入动物细胞导入微生物农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——Ca2+处理法目的基因是否插入mRNA蛋白质个体DNA分子杂交DNA分子杂交抗原-抗体杂交如抗虫、抗病接种实验DNA重组技术的基本工具：限制酶、DNA连接酶、运载体基因工程基本操作的四个步骤基因工程——核心分子水平个体水平例9.科学家通过基因工程的方法，能使大肠杆菌产生人的胰岛素。以下叙述错误的是（双选）（）A.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒B.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达C.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和载体D.目的基因的检测与鉴定表达过程中没有发生碱基互补配对例10.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是()A.RNA聚合酶对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少B.重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的CDD例11.下列关于蛋白质工程应用的叙述，不正确的是（）A.蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳定性B.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性C.利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素D.蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂例12.从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是（）A.合成编码目的肽的DNA片段

B.构建含目的肽DNA片段的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽C3.蛋白质工程C例13.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，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30多倍，转基因动物是指（）

A.提供基因的动物

B.基因组中增加外源基因的动物

C.能产生白蛋白的动物

D.能表达基因信息的动物B①植物方面：植物的抗虫、抗病、抗逆性改良植物的品质②动物方面：提高动物生长速度改善畜产品的品质生产药物（乳腺/膀胱生物反应器）作器官移植的供体③微生物方面：研制药物（工程菌）④基因治疗、基因检测4.基因工程的应用5.基因检测引发的伦理问题1、问题：①目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识，要想通过基因检测达到预防疾病的目的是困难的；②基因检测结果本身会给受检者带来巨大的心理压力；③个人基因资讯的泄露会造成基因歧视。2、解决的办法：

对于基因歧视现象，可以通过正确的科学知识传授，伦理道德教育，立法得以解决。6.转基因生物存在安全性的原因

（1）目前，对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制，了解得相当有限。（2）转移来的基因多是异种生物的基因。（3）外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。引发人们在三个方面发生了激烈的争论：食物安全、生物安全、环境安全。例13.下列关于转基因生物与生物安全的叙述，错误的是（）A．种植转基因作物应与传统农业种植区隔离B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中C．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性D．转基因植物的目的基因可能转入根系微生物例14.下列关于转基因生物与环境安全的叙述，错误的是（）A．重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染B．种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响C．如果转基因花粉中有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内D．转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的BB理性看待转基因技术：1.对待转基因生物的正确态度：要趋利避害,不能因噎废食;2.建立相应法规，规范转基因行为；3.转基因生物或产品研究中，科学家须遵守研究道德：（1）转基因受体限制在遗传上具有特定缺陷的生物上（2）转基因受体的菌株，限定在使用370C下便会死去的菌株（3）对外源DNA认真选择，避免产生对人体有害或过敏的蛋白质（4）一旦发现安全性问题，要求马上停止实验并销毁重组生物。生物武器的种类：病菌：鼠疫菌、霍乱、伤寒、炭疽病毒：天花病毒、动物痘病毒生化毒剂：肉毒杆菌毒素基因重组致病菌：重组蜡状杆菌、重组流感病毒、新型鼠痘病毒7.禁止生物武器？利用重组基因技术制造的全新致病菌比一般的生物武器的危害性大，其原因是：①人类从来没有接触过这种致病菌②无药可医干扰素基因干扰素基因1