选修3基因工程复习课件

选修3现代生物科技专题专题1

基因工程基因工程是指按照

，进行严格的设计，并通过

DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在

水平上进行设计和施工的，因此又叫做

。一、基因工程的概念人们的意愿体外DNA重组技术DNA分子将抗虫基因移植到棉花的细胞中，使棉花具有抗虫害的作用。假如你作为一名研究者来完成这一项工作，那么你会遇到哪些困难或需要解决哪些问题呢？1、如何将抗虫基因（目的基因）从某种生物的DNA上切割下来？2、如何使抗虫基因（目的基因）与棉花的DNA连接起来？想一想基因工程培育抗虫棉的简要过程：苏云金芽孢杆菌(有抗虫特性)普通棉花(无抗虫特性)抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)提取

通过观察抗虫棉的培育过程，你认为关键的步骤是什么？关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取。关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接。关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞。通过观察抗虫棉的培育过程，你认为关键的步骤是什么？工具：基因的剪刀——限制性内切酶工具：基因的针线——DNA连接酶工具：基因的运输工具——运载体1.2.1限制性核酸内切酶1.来源：主要是从

中分离纯化出来的。2.功能：能够识别双链DNA分子的某种

核苷酸序列，并且使每一条链中

部位的两个核苷酸之间的

断开，因此具有

性。特定原核生物特定磷酸二酯键特异现在已知的核酸限制性内切酶均不能切割RNA3.识别序列：

定义：限制性内切酶在双链分子上能识别的特定核苷酸序列。又称为识别位点、切割位点或靶位点。

长度：大多数限制酶的识别序列由

个核苷酸组成。也有4、5或8个核苷酸的。

结构特点：具有双重旋转对称结构，即：回文结构。

ABCNC’B’A’

A’B’C’NCBA

ABCC’B’A’

A’B’C’CBAABB’A’

A’B’BA6经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：

和

。前者是限制酶在它识别序列的

将DNA的两条链切开产生的，后者是限制酶在它识别序列的

切开产生的。黏性末端平末端中心轴线两侧中心轴线CCCGGG限制酶切割DNA分子示意图GGGCCC平末端SmaⅠCCCGGGGGGCCC1.不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端都相同；2.同一个DNA分子用不同限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同；3.不同限制酶切割形成的黏性末端，如互补则可以相互重新配对。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B3.限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。如图为四种限制酶BamHⅠ，EcoRⅠ，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合，其正确的末端互补序列应该为:A.BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列-AATT-B.BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列-GATC-C.EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列-AATT-D.BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列-GATC-D4.一环状DNA分子，设其长度为1。限制性内切酶A在其上的切点位于0.0处；限制性内切酶B在其上的切点位于0.3处；限制性内切酶C的切点未知。但C单独切或与A或B同时切的结果如下表，请确定C在该环形DNA分子的切点应位于图中的:A.0.2和0.4处B.0.4和0.6处C.0.5和0.7处D.0.6和0.9处A1。分类：根据酶的来源不同，可分为两类：一类是从

中分离得到的，称为

连接酶；另一类是从

中分离出来的，称为

连接酶。1.2.2基因的的针线——DNA连接酶大肠杆菌E.coliDNAT4噬菌体T4DNADNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？DNA连接酶DNA聚合酶作用实质催化相邻二个核苷酸形成磷酸二酯键模板不需要需要连接DNA链的方式双链单链作用过程在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链作用结果将DNA双链上的两个缺口同时连接起来合成新的DNA分子名称作用应用DNA连接酶限制性核酸内切酶DNA聚合酶RNA聚合酶解旋酶逆转录酶连接两个DNA片段切割某种特定的脱氧核苷酸序列在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸在核苷酸链上添加单个核苷酸使碱基间氢键断裂形成单脱氧核苷酸链以RNA为模板合成DNA基因工程DNA复制转录DNA复制及转录逆转录、基因工程迄今为止，所发现的DNA连接酶都不具有连接单链DNA的能力，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链DNA的酶。DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？1.2.3基因的运输工具——运载体作用：具备的条件种类：将外源基因送入受体细胞。能在宿主细胞内复制并稳定地保存具有多个限制酶切点具有某些标记基因质粒、噬菌体和动植物病毒。使用运载体的目的用它作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去。质粒的特点（１）质粒上会存在某些标记基因，标记基因有什么用途？（２）要想将某个特定基因与质粒相连，至少需要用几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？思考质粒：是一种

的、

、

，并具有

能力的

。裸露结构简单独立于细菌染色体（拟核）之外自我复制双链环状DNA分子鉴别和筛选含有目的基因的细胞2、基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是A、限制酶只用于切割获取目的基因B、载体与目的基因必须用同一种限制酶处理C、基因工程所用的工具酶是限制酶，DNA连接酶D、带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测A3、作为基因的运输工具——运载体，必须具备的条件之一及理由是()A、能够在宿主细胞中稳定的保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C、具有某些标记基因，以便目的基因能够与其结合D、它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳定保存D4、不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）

A．能复制B.有多个限制酶切点C．具有标记基因D．它是环状DNAD三、基因操作的基本步骤1、获取目的基因2、构建基因表达载体3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测和鉴定目前被较广泛提取使用的目的基因有：

苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。1.目的基因的概念：人们需要的特定基因。（一）目的基因的获取:1.什么是基因文库？种类基因组文库：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（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。2.获取目的基因的方法：基因组文库部分基因文库（cDNA文库）第一步：反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。第二步：核酸酶使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解，使之变成单链的DNA。第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。cDNA合成过程是：怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因？根据基因的有关信息：如基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA、基因的翻译产物蛋白质等。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：____________________、_____________、___________、__________________.前提条件：_____________________________②原理：__________聚合酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制已知核苷酸序列的基因四种脱氧核苷酸一对引物DNA聚合酶（Taq酶）一段已知目的基因的核苷酸序列（2）利用PCR技术扩增目的基因引物：20个左右碱基、根据已知目的基因的核苷酸序列合成的短DNA单链④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）⑤结果：指数2n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增5/3/G—GT—C3/5/A—GC—C5/3/引物ⅡG—G变性复性延伸5/3/A—G引物Ⅰ第一步：将反应体系（包括双链模板、引物、耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核糖核苷酸以及酶促反应所需的离子等）加热至90～95℃，使双链DNA模板两条链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为互补链聚合反应的模板。第二步：将反应体系降温至55～60℃，使两种引物分别与模板DNA链3′端的互补序列互补配对，这个过程称为复性。第三步：将反应体系升温至70～75℃，在耐高温的DNA聚合酶催化作用下，将与模板互补的单个核苷酸加到引物所提供的3-OH上，使DNA链延伸,产生一条与模板链互补的DNA链。PCR技术扩增目的基因的过程：PCR技术扩增目的基因的过程：PCR技术扩增过程a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在热作用下，

断裂，形成______

b、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，从引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的________。氢键单链DNA双链DNA链上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。每一轮聚合酶链式反应可使目的基因片段增加一倍。30轮循环可获得------230（1.07×109)个基因片段DNA复制与PCR技术的比较项目DNA复制PCR技术场所细胞核内生物体外原理碱基互补配对碱基互补配对酶DNA聚合酶、解旋酶热稳定DNA聚合酶（Taq酶）条件模板、ATP、引物链、常温模板、ATP、引物链、温度变化（90℃～95℃→55℃～60℃→70℃～75℃)原料四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸特点形成的是整个DNA分子，一个细胞周期只复制一次短时间内形成大量目的基因DNA片段有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总DNA提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物，没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物。此法目前争议颇多，严格来讲不算基因工程。将目的基因直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？（二）基因表达载体的构建——核心质粒DNA分子限制酶处理两个切口获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种一个切口两个黏性末端目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？1、目的基因与目的基因结合；2、质粒与质粒结合；3、目的基因与质粒结合。×√×基因表达载体的组成：a、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因保证质粒拷贝数筛选重组子编码区非编码区非编码区(编码区上游)(编码区下游)启动子终止子基因是RNA聚合酶的结合位点，起动并催化转录mRNA终止转录mRNA外显子内含子例。植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作适当的修饰，使得目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害，这种对目的基因所作的修饰发生在（）A、内含子B、外显子C、编码区D、非编码区D①基因工程操作中，只有使用受体生物自身基因的启动子才比较有利于基因的表达。②通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体细胞中无法转录。（三）将目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。转化——目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达方法导入植物细胞导入动物细胞导入微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——感受态细胞吸

收DNA分子农杆菌转化法农杆菌：生活在土壤中。能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物无感染能力。过程：构建表达载体（重组Ti质粒）转入农杆菌导入植物细胞目的基因插入植物细胞染色体DNA中培养再生成植株筛选出表现新性状的植株1.将目的基因导入植物细胞之根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，你能分析出农杆菌不能将目的基因导入单子叶植物的原因吗？若想将一个抗病基因导入单子叶植物，如小麦，从理论上说，你应该如何做？根瘤农杆菌具有趋化性，即植物的受伤组织会产生一些糖类和酚类物质吸引根瘤农杆菌向受伤组织集中。研究证明，主要酚类诱导物为乙酰丁香酮和羧基乙酰丁香酮，这些物质主要在双子叶植物细胞壁中合成，通常不存在于单子叶植物中，这也是单子叶植物不易被根瘤农杆菌侵染的原因。如果想将一个抗病毒基因转入小麦，也可以用农杆菌，但要注意两点：①要选择合适的农杆菌菌株，因为不是所有的农杆菌菌株都可以侵染单子叶植物；②要加趋化和诱导的物质，一般为乙酰丁香酮等，目的是使农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢（趋化性）和激活农杆菌的Vir区（诱导）的基因，使T-DNA转移并插入到染色体DNA上。显微注射技术2.将目的基因导入动物细胞之将含有目的基因的表达载体提纯(浓度1-3%ug/mL)取卵显微注射人工受精将受精卵移入子宫显微注射法特点不足

DNA损失少;

无需选择标记基因;

整合效率高.仪器设备要求高;

操作比较烦琐。感受态细胞3、将目的基因导入微生物细胞：(A)常用的受体细胞：大肠杆菌(最广泛)、枯草杆菌、土壤农杆菌(B)导入途径：受体细胞(细菌)CaCl2处理细菌细胞壁通透性增加感受态细胞与重组质粒混合感受态细胞吸收重组质粒主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞方法原因：繁殖快，单细胞，遗传物质少。（-4℃）因为大肠杆菌等细菌的细胞壁成分主要是肽聚糖，因此一般要先用Ca2＋处理，以增加细菌细胞壁的通透性。思考：为什么要用Ca2＋处理细胞？（四）目的基因的检测与鉴定检测—①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质DNA分子杂交DNA-RNA分子杂交抗原—抗体杂交如果显示出杂交带，就表明待测样品含有目的基因或目的基因已经转录。1、检测转基因生物染色体是否插入了目的基因：Southern杂交──DNA和DNA分子之间的杂交第一步:将受体生物DNA提取出来，经过适当的酶切后，走琼脂糖凝胶电泳，将不同大小的片段分开；第二步，将凝胶上的DNA片段转移到硝酸纤维素膜上；第三步，用标记了放射性同位素的目的DNA片段作为探针与硝酸纤维素膜上的DNA进行杂交；第四步，将X光底片压在硝酸纤维素膜上，在暗处使底片感光；第五步，将X光底片冲洗，如果在底片上出现黑条带（杂交带），则表明受体植物染色体DNA上有目的基因。２、检测目的基因是否转录出ｍRNA:Northern杂交──DNA和RNA分子之间的杂交。具体做法与Southern杂交相同，只是第一步从受体植物中提取的是mRNA而不是DNA，杂交带的显现也与Southern杂交相同。３、检测目的基因是否翻译成蛋白质：第一步，将目的基因在大肠杆菌中表达出蛋白质；第二步，将表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出抗体（一抗）；第三步，从转基因生物中提取蛋白质，走凝胶电泳；第四步，将凝胶中的蛋白转移到硝酸纤维素膜上；第五步，将抗体（一抗）与硝酸纤维素膜上的蛋白杂交，这时抗体（一抗）与目的基因表达的蛋白（抗原）会特异结合。由于这种抗原—抗体的结合显示不出条带，所以加入一种称为二抗的抗体，它可以与一抗结合，二抗抗体上带有特殊的标记。如果目的基因表达出了蛋白质，则结果为阳性。Western杂交─蛋白质分子（抗原—抗体）之间的杂交４、进行个体生物学水平鉴定：Ａ、抗虫或抗病检测：对抗虫或抗病基因导入植物细胞后是否赋予植物相关的抗性所进行的接种实验，以确定是否具有抗性以及抗性的程度。Ｂ、对基因工程产品与天然产品进行活性比较有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链，这些糖链是在内质网和高尔基复合体上加工完成的，内质网和高尔基复合体存在于真核细胞中，大肠杆菌不存在这两种细胞器，因此，在大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的。利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系前面有关细胞器功能的知识，结合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？大肠杆菌没有内质网和高尔基体怎样合成胰岛素?在实验室中将人胰岛素基因A、B链的人工合成基因分别组合到E.coli的不同质粒上，然后再移至菌体内，着种重组质粒在E.coli细胞内进行正常的复制和表达，从而使带有A、B链基因的工程菌株分别产生人胰岛素A、B链，然后再用人工的方法，在体外通过二硫键使这2条链连接成有活性的人胰岛素。β-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的β-珠蛋白，想一想，应如何进行设计？基本操作如下：（1）从小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的编码序列（cDNA）。（2）将cDNA前接上在大肠杆菌中可以适用的启动子，另外加上抗四环素的基因，构建成一个表达载体。（3）将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌。如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会因不含有抗四环素基因而死掉；如果培养基上长出大肠杆菌菌落，则表明β-珠蛋白基因已进入其中。（4）培养进入了β-珠蛋白基因的大肠杆菌，收集菌体，破碎后从中提取β-珠蛋白。1.下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是 C2.（2010·浙江高考·T2）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A。用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B。用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C。将重组DNA分子导入烟草原生质体D。用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞A3.在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是A．用mRNA为模板逆转录合成DNAB．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成C．将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选D．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNAB现在只知道序列信息。A和C都必须有真实的材料才行，比如mRNA或者DNA片段。D已知DNA碱基序列了，推测mRNA根本没有意义。B可以在已知序列信息的情况下，合成想要的DNA片段。但是一个限制条件就是DNA必须不能太长。4.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．基因中的启动子、终止子等调控序列对于抗虫基因在棉花细胞中的表达是不可缺少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D5.为了防止转基因作物的目的基因，通过花粉转移到自然界中其他植物体内，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中，其原因是A．叶绿体基因组不会进入到生殖细胞中B．植物杂交的后代不会出现一定的性状分离比C．转基因植物中的质基因与其他植物间不能通过花粉发生基因交流D．转基因植物与其他植物间不能通过花粉发生基因交流C6.下列关于基因工程的叙述，正确的是(双选)()A.目的基因和受体细胞均可来自于动、植物或微生物B.限制性核酸内切酶、RNA聚合酶、DNA连接酶是常用的工具酶C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达CA(08山东)35．为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的

处，DNA连接酶作用于

处。（填“a”或“b”）aa（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和

法。（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用

技术。该技术的核心是

和

。（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的

作探针进行分子杂交检测，又要用

方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。基因枪法植物组织培养脱分化再分化耐盐(目的)基因一定浓度的盐水浇灌(2010·江苏)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、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SmaⅠ切割前后，分别含有____个游离的磷酸基团。22010·江苏高考)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(2)若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越_____。高2010·江苏高考)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是：____________________________________SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因2010·江苏高考)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(4)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的优点在于可以防止_______。质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化2010·江苏高考)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(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_____酶。DNA连接2010·江苏高考)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(6)现使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA，并经拼接获得的重组质粒进行再次酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1、2中标示的酶切位点及表所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。①采用BamHⅠ和HindⅢ酶切，得到_____种DNA片段。②采用EcoRⅠ和HindⅢ酶切，得到_____种DNA片段。23【互动探究】(1)本题中抗生素抗性基因的作用是什么？

抗性基因作用：鉴别和筛选含有目的基因的细胞。(2)本题中不能用EcoRⅠ和BamHⅠ或EcoRⅠ和HindⅢ两种限制酶分别处理质粒和外源DNA，为什么？如用EcoRⅠ和BamHⅠ限制酶处理或用EcoRⅠ和HindⅢ两种限制酶处理外源DNA可得到多个DNA片段，其中还有不含有目的基因的，需要进行筛选。[2011深圳一模]（3）据报道，番茄红素具有一定防癌效果。科学家将含有酵母S－腺苷基蛋氨酸脱羧酶基因（简称S基因）cDNA片断导入普通番茄植株，培育了番茄红素高的新品种。①获取cDNA片断的方法是

。②假设Ｓ基因的一条链A和T的总量为2400个，占该链碱基的60%，用PCR扩增该基因，该基因复制n次共要dGTP

个。③为确保S基因在番茄中表达，在构建基因表达载体时应插入特定的

。④将基因表达载体导入番茄的方法有农杆菌转化法和

等。逆转录法1600×（2n-1）启动子花粉管通道法（基因枪法）三、基因工程的应用（一）植物基因工程技术的应用1、提高农作物的抗逆能力

（1）抗虫转基因植物抗虫基因的种类：4种

Bt毒蛋白基因（抗虫棉）、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因（2）抗病转基因植物抗病转基因植物所用的基因：①常用：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因②抗真菌转基因植物中有：几丁质酶基因和抗毒素合成基因（3）其它抗逆转基因植物①抗盐碱、干旱的基因：调节细胞渗透压的基因②抗冻蛋白基因③抗除草剂基因2.利用转基因改良植物的品质的成果有：富含赖氨酸的玉米、耐储存的番茄、转基因矮牵牛、不会过敏的大豆。例.植物的抗逆性是指植物在不利的环境条件下出现的如抗寒、抗冻、抗盐、抗病虫害等的抗逆性状。请分析回答下列问题：（1）一种植物出现的优良抗逆性状，在自然状态下很难转移到其他种类的植物体内，主要是因为存在

。（2）自然界抗性基因的来源是

；目前用于育种的优良基因大多是来自于丰富多彩的野生植物，说明

是培养农作物新品种不可缺少的基因库。生殖隔离基因突变生物多样性（3）在不利的环境条件下，许多植物发生遗传变异，以适应恶劣的环境条件，表现出一些抗逆性，如抗寒等，这说明突变的有害和有利并不是绝对的，它取决于

。（4）请用现代生物进化理论分析基因工程育种与传统育种技术相比具有哪些优点。生物的生存环境基因工程育种可将特定的抗性基因进行定向转移，提高了变异基因出现的频率，同时打破了自然状态下的生殖隔离1、用于提高动物生长速度

（如：导入外源生长激素基因鲤鱼）2、用于改善畜产品的品质

（如：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使乳糖的含量大大减低）3、用转基因动物生产药物

（如：转入人的a-抗胰蛋白基因的绵羊）4、用转基因动物作器官移植的供体

（如：改造猪的器官）（二）动物基因工程的应用转基因动物的乳腺。1.就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？[乳腺(房)生物反应器]2.什么是乳腺(房)生物反应器？以动物乳房作为生产药物的反应器称为乳房生物反应器3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。3.为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。4.简述乳房生物反应器的操作过程？获取目的基因（如血清白蛋白基因）构建基因表达载体显微注入羊的受精卵中形成胚胎送入羊子宫中5.乳房生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程有何不同之处？并阐述原因？

要在编码蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构成表达载体。因为产品在奶中形成，需要乳腺组织中特异表达的启动子。（基因的选择性表达）（三）基因诊断和基因治疗基因诊断：也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；是指把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。基因治疗包括：1、体外基因治疗2、体内基因治疗基因治疗：基因工程与食品业基因工程为人类开辟新的食物来源。1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。2）用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程与环境保护1）用于环境监测。2）用于被污染环境的净化。基因工程在环保方面有什么应用？如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。通过基因工程方法怎样进行环境监测？1）用基因工程产物——“超级细菌”分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。3）通过基因重组构建新的杀虫剂，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程回收和利用工业废物。通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？1、用DNA探针检测饮用水中病毒的具体方法是（）A.与被检测病毒的DNA序列进行比较B.与被检测病毒的DNA序列进行组合C.与被检测病毒的DNA序列进行杂交

D.A、B、C三种方法均可C2.关于应用基因工程治疗人类遗传病的叙述，不正确的是()A.基因治疗可以有效地改善患者的生理状况，其操作对象是基因B.进行基因治疗时，基因的受体细胞是受精卵C.基因治疗并不是对患者体内细胞的缺陷基因改造D.基因治疗时可只对患者部分细胞输入正常基因B3.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减小农药使用。根据以上信息，下列叙述正确的是（）A.Bt基因的化学成分是蛋白质B.Bt基因中有菜青虫的遗传物质C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物C4.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四、蛋白质工程二、蛋白质工程的基本原理

蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与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，以满足人类对生产和生活的需求。1.概念：2.基本原理：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列→创造自然界不存在的蛋白质。

3.蛋白质工程的前提条件：4.蛋白质工程的关键技术：了解蛋白质的结构和功能的关系基因工程5.蛋白质工程的目的：定向改造天然蛋白质，创造自