第一节基因工程的概述样本

第一章基因工程第一节基因工程概述【学习目的】1、简述基因工程概念含义，简述基因工程诞生历程，认同基因工程诞生和发展离不开理论突破和技术创新2、简述基因工程原理，说出DNA重组技术基本工具及其作用、特点，简述基因工程基本操作程序，以及各环节普通办法、原理，模仿重组DNA分子操作过程【课前预习】基因工程是指按照人们愿望，进行严格设计，在通过人工和等办法，对生物基因进行和，然后导入并使重组基因在中表达，产生人类需要基因产物技术。因而又叫DNA重组技术。基因工程是在水平上操作、变化生物遗传性状技术，涉及基因、以及在受体细胞内和过程。为基因工程创立作出了重要理论铺垫，而发现，则直接增进了基因工程诞生。1973年，美国科学家将不同来源两种DNA分子体外重组，并初次实现了在大肠杆菌中表达。3、“分子手术刀”：。其作用特点是：其产生DNA末端有两种形式：和。“分子针线”将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制酶切开两个核苷酸之间。“运载工具”。普通运用质粒作为载体。作为载体必要具备如下条件：载体DNA必须有一种或各种切割位点；载体DNA必须能在受体细胞中；载体DNA必须带有特殊基因。基因工程基本操作环节涉及：=1\*GB3①=2\*GB3②、=3\*GB3③、=4\*GB3④PCR是一项在生物 复制特定DNA片段核酸合成技术。目基因受热形成，与结合，在作用下延伸形成DNA。【共同探究】知识点一：关于基因工程基因工程别名DNA重组技术或转基因技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切或合成→拼接→导入→表达成果人类需要新生物类型和生物产物变异类型基因重组意义打破生殖隔离（克服不同生物远缘杂交不亲和障碍），在基因水平上定向变化生物遗传信息，并通过工程化手段为人类提供有用产品和服务【思考题1】（10全国2）下列论述符合基因工程概念是A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中具有B淋巴细胞中抗体基因B．将人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菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生变化，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上（一）DNA重组技术基本工具1、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶能将外来DNA切断，即可以限制异源DNA侵入并使之失去活力，但对自己DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有遗传信息。它在切割DNA时，特异性辨认核苷酸序列，即只能在一定DNA序列上进行切割，这种能被特意性辨认切割部位都具备回文序列。这种酶重要在原核生物中存在，有何意义？这给咱们在基因工程中有什么启发？【思考题2】下列关于限制酶说法对的是A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少B、一种限制酶只能辨认一种特定核苷酸序列C、不同限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D、限制酶作用部位是特定核苷酸形成氢键【思考题3】（10浙江卷）在用基因工程技术构建抗除草剂转基因烟草过程中，下列操作错误是A.用限制性核酸内切酶切割烟草茶叶病毒核酸B.用DNA连接酶连接经切割抗除草剂基因和载体C.将重组DNA分子导入原生质体D.用含除草剂培养基筛选转基因烟草细胞【思考题4】（07广东）既有一长度为1000碱基对（by）DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到DNA分子仍是1000by，用Kpn1单独酶切得到400by和600by两种长度DNA分子，用EcoRI,Kpnl同步酶切后得到200by和600by两种长度DNA分子。该DNA分子酶切图谱对的是D2、“分子针线”——DNA连接酶DNA连接酶是将双链DNA片段”缝合”起来,恢复被限制性核酸内切酶切开了两个核苷酸之间磷酸二酯键.DNA连接酶与DNA聚合酶相似点是：两者都是形成磷酸二酯键；成分都属于蛋白质。不同点：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有核酸片段形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键将两个缺口同步连接起来，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键【思考题5】下图为DNA分子切割和连接过程。（1）EcoRI是一种 酶，其辨认序列是 ，切割位点是 与 之间 键。切割成果产生DNA片段末端形式为 。（2）不同来源DNA片段结合，在这里需要酶应是 连接酶，此酶作用是在 与 之间形成 键，而起“缝合”作用。3、“运载工具”——目基因进入受体细胞载体目基因载体是基因运送工具，在基因操作过程中，使用目基因载体有两个目：一是用它作为运载工具，将目基因送到宿主细胞中去；二是运用它在宿主细胞内对目基因进行大量复制。因而作为目基因载体必要具备三个条件：一是能在宿主细胞内稳定保存并大量复制，二是具备各种限制性内切酶切点，以便与外源基因连接，三是具备某些标记基因，以便进行筛选。事实上自然存在质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才干用于基因工程操作。【思考题6】作为基因运送工具——载体，必要具备条件及理由是A、可以在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量目基因B、具备各种限制酶切点，以便于目基因表达C．具备某些标记基因，以便为目基因表达提供条件D、可以在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选（二）基因工程基本操作程序1、获得目基因DNA复制和PCR技术DNA复制重要在细胞内完毕，以DNA两条链为模板，依照碱基互补配对原则合成两个完全相似DNA分子过程。复制条件是：以DNA双链为模板，以四中脱氧核苷酸为原料，需要线立体供应能量，还需要各种酶，如解旋酶、DNA聚合酶等。PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段核酸合成技术。它遵循原理与DNA复制原理相似，条件是有一段以知目基因核苷酸序列和依照核苷酸序列合成引物，原料是四种脱氧核苷酸，也需要各种酶，如（耐高温）DNA聚合酶，此酶和普通DNA聚合酶相比，要耐高温。成果使目基因片段在短时间内成百万倍地扩增PCR扩增是获取目基因一种非常有用办法，也是进行分子鉴定和检测一种很敏捷办法。【思考题7】下列获取目基因办法中需要模板链是①从基因文库中获取目基因②运用PCR技术扩增目基因③反转录法④通过DNA合成仪运用化学办法人工合成A．①②③④B．①②③ C．②③④D．②③【思考题8】下列关于PCR过程论述中，不对的是A．变性过程中破坏是DNA分子内碱基对之间氢键，也可以运用解旋酶来实现B．复制过程中引物与DNA模板链结合是依托碱基互补配对原则完毕C．延伸过程中需要DNA聚合酶、能量、四种核糖核苷酸D．PCR技术与细胞内DNA复制相比所需要酶最适温度较高2、制备重组DNA分子（基因表达载体构建）——基因工程核心目基因和质粒相结合形成重组质粒过程是：（1）：用一种限制性内切酶切割质粒，使其浮现一种有黏性末端切口；（2）：用同一种限制性内切酶切断目基因，产生相似黏性末端；（3）：将切下目基因片段插入到质粒切口处，在加入适量DNA连接酶，使质粒与目基因结合成重组质粒。不同受体细胞及目基因导入受体细胞办法不同，基因表达载体构建上也会有所差别（如启动子不同等）。重组DNA（基因表达载体）构成：目基因、启动子、终结子、标记基因、复制原点【思考题9】制备重组DNA分子目是什么？使目基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下代，同步使目基因可以表达和发挥作用。【思考题10】（09上海理综卷）科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌质粒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结合位置，它们彼此能结合根据是 A．基因自由组合定律 B．半保存复制原则 C．基因分离定律 D．碱基互补配对原则【思考题11】科学家在哺育抗虫棉时，通过了许多复杂过程和不懈努力，才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花受精卵中，成果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因质粒中插入启动子(抗虫基因首端)，导人棉花受精卵，长成棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因质粒中插入终结子(抗虫基因末端)，导入棉花受精卵，成果成长植株，有了抗虫能力。由以上过程推知，作为目基因运载体应具备构造是A．目基因、启动子B．目基因、终结子C．目基因、启动子、终结子D．目基因、启动子、终结子、标记基因【思考题12】（09浙江卷）下列关于基因工程论述，错误是A．目基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类惯用工具酶C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达胰岛素原无生物活性D．载体上抗性基因有助于筛选含重组DNA细胞和增进目基因表达3、转化受体细胞（将目基因导入受体细胞）转化办法：农杆菌介导转化技术、基因枪介导转化技术、花粉管通道技术、显微注射技术【思考题13】采用基因工程办法哺育抗虫棉，下列导入目基因做法对的是()①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白DNA序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白DNA序列，与质粒重组，导人细菌，用该细菌感染棉体细胞，再进行组织培养④将编码毒素蛋白DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉子房并进入受精卵A、①②B、②③C、③④D、①④4、筛选出获得目基因受体细胞、培养受体细胞并诱导目基因表达（目基因检测与鉴定）检测质粒或重组质粒与否导入受体细胞，需运用质粒上某些标记基因（抗性基因）特性，即对已经导入质粒或重组质粒、自身无相应特性受体细胞进行检测，依照受体细胞与否具备相应特性来拟定重组质粒与否进入受体细胞。例如质粒上有抗四环素和抗氨苄青霉素这两个特性基因，用含四环素或氨苄青霉素选取培养基，受体细胞凡能生长则表白质粒导入成功。基因成功表达标志是受体细胞通过转录、翻译过程合成出目基因相应蛋白质，可通过抗原---抗体反映进行检测。也可通过个体生物学水平鉴定：如抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【思考题14】用某人胰岛素基因制成DNA探针，检测下列物质，能形成杂交分子是①该人胰岛A细胞中DNA②该人胰岛B细胞mRNA③该人胰岛A细胞mRNA④该人肝细胞DNAA．①②③④B．①②③C．①②④D．②【课堂巩固】1．生命活动中起催化作用酶都具备一定专一性，下列四种酶作用部位分别是 ①限制性内切酶 ②解旋酶 ③肠肽酶 ④ATP水解酶A．氢键、磷酸二酯键、氨基、高能磷酸键B．磷酸二酯键、碱基、肽键、高能磷酸键C．磷酸二酯键、氢键、氨基、磷酸键D．磷酸二酯键、氢键、肽键、高能磷酸键2．下图是将人生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上基因。判断下列说法对的是A．将重组质粒导入细菌B惯用办法是显微注射法或基因枪法B．将完毕导入过程后细菌涂布在具有氨苄青霉素培养基上，能生长只是导入了重组质粒细菌C．将完毕导入过程后细菌涂布在具有四环素培养基上，能生长就是导入了质粒A细菌D．目基因成功表达标志是受体细胞能在具有氨苄青霉素培养基上生长3．限制酶是一种核酸内切酶，可辨认并切割DNA分子上特定核苷酸序列。下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ辨认序列和切割位点BamBamHⅠ↓EcoRⅠ↓HindⅢ↓BglⅡ↓↑GGATCCGAATTCAAGCTTAGATCTCCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGA↑↑↑切割出来DNA黏性末端可以互补配对是A．BamHⅠ和EcoRⅠB．BamHⅠ和HindⅢC．BamHⅠ和BglⅡD．EcoRⅠ和HindⅢ4．关于限制性内切酶说法中，对的是（多选）A．重要从真核生物中分离纯化出来B．能在特定位点上切割DNA分子C．对目基因和运载体必须用两种特定限制性内切酶进行切割，产生特定黏性末端D．一种限制性内切酶只能辨认一种特定核苷酸序列5．用于判断目基因与否转移成功办法中，属于分子检测是（多选）A．通过害虫吃棉叶看其与否死亡B．目基因片段与DNA探针能否形成杂交带C．目基因转录形成mRNA与DNA探针能否形成杂交带D．目基因表达产物蛋白质能否与抗体形成杂交带6.（09上海卷）人体细胞内具有抑制癌症发生P53基因，生物技术可对此类基因变化进行检测。（1）目基因获取办法普通涉及________和_______