基因工程专题复习

基因工程专题复习第1页/共58页基因工程的基本操作程序第2页/共58页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第3页/共58页一、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、人工合成第4页/共58页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.基因文库

基因组文库部分基因文库（如:cDNA文库）（1）.基因文库:第5页/共58页⑵基因文库的构建方法:①：直接分离法(鸟枪法)基因组DNA文库的构建cDNA文库的构建②反转录法：第6页/共58页①概念：PCR全称为_______________，是一项在生物____复制___________的核酸合成技术③条件：___________、_______________、___________、___________

.

②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扩增目的基因第7页/共58页④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链第8页/共58页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第9页/共58页二、基因表达载体的构建——核心第10页/共58页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:第11页/共58页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第12页/共58页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第13页/共58页常用的受体细胞：

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第14页/共58页1、将目的基因导入植物细胞①农杆菌转化法②基因枪法③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第15页/共58页3、导入微生物细胞①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②方法：第16页/共58页四、目的基因的检测与鉴定检测①导入检测：目的基因是否导入受体细胞方法——DNA分子杂交②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第17页/共58页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

第18页/共58页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

第19页/共58页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第20页/共58页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第21页/共58页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：⑴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。⑵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

第22页/共58页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Ⅲ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：⑴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，①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

第23页/共58页⑵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___________________⑶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?

。⑷将目的基因导入受体细胞的过程中，在③过程中一般是采用

，在②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

受精卵第24页/共58页⑸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?⑹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

第25页/共58页基因工程的应用第26页/共58页将

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：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。

药物蛋白乳腺蛋白基因的启动子显微注射受精卵第27页/共58页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第28页/共58页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第29页/共58页3、基因治疗的类型体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）4、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段第30页/共58页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

第31页/共58页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

第32页/共58页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。⑴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：①

②

，③

，④

。⑵基因表达的含义

。⑶写出酶基因在植物体内的表达过程：⑷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

载体第33页/共58页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。⑴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

。⑵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

。⑶人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是

；⑷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

第34页/共58页蛋白质工程的崛起

第35页/共58页一、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。第36页/共58页二、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DNA（基因）转录mRNA翻译蛋白质基因→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→行使生物功能第37页/共58页３、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）第38页/共58页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。第39页/共58页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。第40页/共58页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C2.蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种？（）①进行少数氨基酸的替换②对不同来源的蛋白质的拼接③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质④直接改变蛋白质的空间结构A、①② B、①②③C、②③④D、①②④B

第41页/共58页识别双链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”

——限制酶黏性末端平末端第42页/共58页GAATTCGCTTAAAATTCG限制酶切割ＤＮＡ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。黏性末端黏性末端第43页/共58页什么叫平末端？第44页/共58页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第45页/共58页2.右图为DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是A．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸B．解旋酶作用的部位是⑨C．某限制性核酸内切酶可选择⑨处作为切点D．DNA连接酶可连接⑩处断裂的化学键ABD第46页/共58页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Ⅱ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Ⅱ的切点。⑴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。⑵请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。

第47页/共58页⑶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

⑷基因工程中，如果要把相应的黏性末端连起来，要用__________酶。DNA连接第48页/共58页“分子缝合针”

—ＤＮＡ连接酶

１.作用：连接磷酸二酯键,而不是氢键。第49页/共58页E.coliDNA连接酶：连接黏性末端T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端２.DNA连接酶