基因工程318688088

选修三、现代生物科技知识内容要求一遗传工程1.基因工程的诞生2.基因工程的原理及技术3.基因工程的应用4.蛋白质工程ⅠⅡⅡⅠ二细胞工程（克隆技术）1.植物的组织培养2.动物的细胞培养与体细胞克隆3.细胞融合与单克隆抗体ⅡⅠⅡ三胚胎工程1.动物胚胎发育的基本过程与简述胚胎工程理论基础2.胚胎干细胞的移植3.胚胎工程的应用ⅠⅠⅡ四生物技术的安全性和伦理问题1.转基因生物的安全性2.生物武器对人类的威胁3.生物技术中的伦理问题ⅠⅠⅠ生态工程Thecamelecow概念？3工具？4步骤？定向基因改造设想设想一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。•什么叫基因工程？基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物剪切→拼接→导入→表达•基因工程培育抗虫棉的简要过程：（一）基因工程的概念普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)•上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？重组DNA导入形成•解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？（二）基因操作的工具关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：基因的剪刀—限制性内切酶基因的针线—DNA连接酶基因的运输工具—运载体黏性末端被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。黏性末端1、限制性核酸内切酶一种限制性内切酶只能识别双链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（切割DNA分子）来源：主要从原核细胞分离作用：作用结果：基因工程的“专用工具”平未端（SmaI）及粘性未端（EcoRI）1.特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割。•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？（二）基因操作的工具要切两个切口，产生四个黏性末端。•如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。1）种类：2）作用部位：E·coliDNA连接酶（黏性末端）T4DNA连接酶（黏性末端和平末端）磷酸二酯键DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。2.DNA连接酶——“分子缝合针”AATTGCCTTAAG2）作为运载体必须具备哪些条件？（二）基因操作的工具①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。②具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。③具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。3、运载体1）作用：3）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。•大肠杆菌的质粒：（二）基因操作的工具最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。质粒的特点①拟核DNA分子外能自主复制的小型环状DNA分子；②质粒的存在对宿主细胞无影响；③质粒的复制只能在宿主细胞内完成。1.以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键C练习2.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练习3.有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种B、重组DNA的形成在生物体外完成C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、质粒都可作为运载体D练习1．基因工程的基本工具的比较限制酶DNA连接酶载体作用切割目的基因和载体拼接DNA片段，形成重组DNA携带目的基因进入受体细胞作用部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键作用特点(条件)(1)识别特定的核苷酸序列(2)在特定位点上切割(1)E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端(2)T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端(1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制(2)有多个限制酶切割位点(3)具有特殊的标记基因常用类型EcoRⅠ限制酶SmaⅠ限制酶E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒2、对DNA连接酶、DNA聚合酶等的理解名称作用参与的生理过程及应用DNA连接酶连接两个DNA片段限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列基因工程DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA复制RNA聚合酶在核糖核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录解旋酶使碱基间氢键断裂形成脱氧核苷酸链DNA复制及转录逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录、基因工程1、基因工程又叫做________或__________。基因工程基因拼接技术DNA重组技术2、基本工具：1）“分子手术刀”2）“分子缝合针”3）基因进入受体细胞的载体3、基本操作步骤：运载体DNA连接酶限制性内切酶1）目的基因的获取2）重组载体的构建（核心）3）重组载体的导入和筛选（转化）4）目的基因的检测与鉴定基础回顾一、目的基因的获取主要是编码蛋白质的结构基因现代获取方法：•1、从基因文库中获取目的基因•2、利用PCR技术扩增目的基因•3、化学方法人工合成初始目的基因的来源从生物中直接获取：鸟枪法人工合成：反转录法化学合成法外显子内含子与RNA聚合酶结合位点编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点编码区原核生物基因真核生物基因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。基因文库基因组文库部分基因文库(CDNA文库)某生物体内全部DNA许多DNA片段受体菌群体1、从基因文库中获取目的基因限制酶与运载体连接导入基因组文库某种生物某个时期的mRNAcDNA反转录受体菌群体与运载体连接导入部分基因文库（cDNA文库）2、利用PCR技术扩增目的基因聚合酶链式反应，在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。可以获得大量的目的基因。循环变性退火延伸PCR技术与DNA复制的比较DNA复制PCR技术区别场所细胞内(主要在细胞核内)细胞外(主要在PCR扩增仪内)酶DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等耐热的DNA聚合酶(Taq酶)温度条件细胞内温和条件需控制温度，在较高温度下进行合成的对象DNA分子DNA片段或基因联系①模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成②原料：均为四种脱氧核苷酸(即dCTP、dATP、dGTP和dTTP)③酶：均需要DNA聚合酶进行催化④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸二.重组载体（基因表达载体）的构建--核心1.基因表达载体的组成复制原点+启动子+目的基因+终止子+标志基因2、启动子作用：RNA聚合酶识别和结合的位点3、标记基因的作用：鉴别受体细胞中是否含有目的基因筛选出含目的基因的细胞基因表达载体的构建过程质粒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三、重组载体的导入和筛选（将目的基因导入受体细胞）转化•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1.将目的基因导入植物细胞----农杆菌转化法转化农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法三、将目的基因导入受体细胞1.将目的基因导入植物细胞转化农杆菌转化法基因枪法p9花粉管通道法p92.将目的基因导入动物细胞显微注射技术p9提纯基因表达载体体外显微注射入受精卵受精卵移植三、将目的基因导入受体细胞1.将目的基因导入植物细胞转化农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法2.将目的基因导入动物细胞显微注射技术3.将目的基因导入微生物细胞Ca2+处理筛选：用选择培养基（如含青霉素培养基）即可筛选出来类型步骤检测内容方法结果显示分子水平检测第一步目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带第二步目的基因是否转录出mRNA核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间)同上第三步目的基因是否翻译出蛋白质蛋白质分子杂交(抗原—抗体之间)同上个体水平鉴定包括抗虫或抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性程度；基因工程产品与天然产品进行活性比较，以确定功能是否相同等四、目的基因的检测与鉴定鉴定——抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等基因工程意义平P10：打破生物种属界限，定向改造生物性状。抗虫鉴定、抗病鉴定活性鉴定等①是否导入②是否转录是否翻译巩固练习:1.人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗生素抗性基因,该抗性基因的主要作用是()A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.有利于对目的基因是否导入进行检测C.增加质粒分子的分子量D.便于与外源基因连接2.在遗传工程技术中,限制性内切酶主要用于()A.目的基因的提取和导入B.目的基因的提取和检测C.目的基因与载体的结合和导入D.目的基因的提取与载体结合BD3.在遗传工程技术中,下列何种目的基因一般以直接分离的方法获得()A.人的胰岛素基因B.蚕的蚕丝蛋白基因C.芽孢杆菌的抗虫基因D.菜豆储藏蛋白基因4.1976年,美国的科学家首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌,并获得了表达,此文中的表达是指该基因在大肠杆菌()A.能进行DNA复制B.能传递给细菌后代C.能合成生长抑制素释放因子D.能合成人的生长素CC5.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的,在基因操作的基本步骤中,不进行减基互补配对的步骤是()A.人工合成目的基因B.目的基因与载体结合C.将目的基因导入受体细胞D.目的基因的检测和表达C6.（08上海高考）39、以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。（1）获得目的基因的方法通常包括和。（2）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是___________和。（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或__________，后者的形状成。（4）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率，所以在转化后通常需要进行操作。（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和______序列上是相同的。从基因文库中获取化学合成（人工合成)限制性核酸内切酶（限制酶）DNA连接酶（连接酶）质粒小型环状（双链环状、环状）低筛选氨基酸7.(08理综山东卷)35.（8分）【生物—现代生物科技专题】为扩大耕地面积，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处，DNA连接酶作用于处。（填“a”或“b”）（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。a植物组织培养脱分化（去分化）基因枪法（花粉管通道法）再分化耐盐基因（目的基因）一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）a8.（2011山东