专题1《基因工程》专题复习课件

基因工程专题复习１.基因工程的概念这种技术是在生物体外，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。原理：基因重组一、基因工程的基本操作工具识别双链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化学本质：蛋白质。1、来源：3、结果：形成两种末端“分子手术刀”——限制酶黏性末端平末端2、特性：GAATTCGCTTAAAATTCG限制酶切割ＤＮＡ分子示意图CTTAAG黏性末端黏性末端什么叫平末端？……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……EcoRⅠ……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……不同来源的DNA片段混合将不同种来源的DNA片段连接起来生物A基因片段生物B基因片段……GAATTC…………CTTAAG……酶切……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……同一种用同一种限制性酶处理不同DNA片段，会形成同样的黏性末端，可进行重组。“分子缝合针”—ＤＮＡ连接酶１.作用：连接磷酸二酯键,而不是氢键。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连接酶的种类3.DNA连接酶的作用部位：脱氧核苷酸链上相邻的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子“分子运输车”—运载体1.运载体的必要条件•能自我复制，或能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；•有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入。•具有某些标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。2.载体的种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。3.常用的载体：质粒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B2.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DNAD3、（双选）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BD4．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③②C5．可以用于重组DNA技术的酶是(多选)A．DNA聚合酶B．限制酶C．DNA连接酶D．反转录酶ABCD6．下列有关限制性内切酶识别的叙述，不正确的是:A．从反应类型来看，限制性内切酶催化的是一种水解反应B．限制性内切酶的活性受温度、pH的影响C．一种限制性内切酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列D．限制性内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越小D7．下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是()A．染色体和质粒的化学本质都是DNAB．染色体和质粒都只存在于原核细胞中C．染色体和质粒都与生物的遗传有关D．染色体和质粒都可作为基因工程的常用载体C8、用限制酶E将长度为5.0kbp（千碱基对）的质粒的一处切断；接着用限制酶E切割某一DNA分子得长度为1.5kbp的目的基因；再用DNA连接酶连接成重组质粒，扩增。现用限制酶B、E、H对克隆的重组质粒进行切割，电泳分离的结果如图。则用限制酶B和限制酶H共同完成切割一个重组质粒，预计产生的片段长度（kbp）可能是（多选）A.2.0、3.0、1.0和0.5B.2.0、3.0、0.5、0.5和0.5C.3.0、和3.5D.2.5和4.0EB+EH+EDNA片段长度5.05.03.02.00.51.01.51.5CD二、基因工程的基本操作程序基因工程基本操作的四个步骤1、目的基因的获取2、基因表达载体的构建（核心）3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测与鉴定一.目的基因的概念主要是指编码蛋白质基因，也可以是一些具有调控作用的因子。编码区非编码区非编码区启动子终止子ATGTGCACGTAGTTATACACGTGCATCAATRNA聚合酶AUGUGCACGUAGUUA启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质.终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。1.基因的结构从基因文库中寻找聚合酶链式反应（PCR）扩增化学合成法目的基因的核苷酸序列未知目的基因的核苷酸序列已知（一）、获取目的基因的常用方法有哪些?初始目的基因的来源1.从生物中直接获取2.人工合成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）基因文库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扩增目的基因已知目的基因序列时④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）⑤结果：使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增④过程a、变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在热作用下，_____断裂，形成___________b、复性（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.过程二、基因表达载体的构建——核心限制酶切割位点的选择必须保证目的基因，标记基因的完整性，以便于检测和表达。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、标记基因检测目的基因是否导入受体细胞筛选出含目的基因的受体细胞三、将目的基因导入受体细胞—转化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：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C2.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D3.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C540×（24－1）=81004．下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是A．a的基本骨架是磷酸和核糖交替连接而成的结构B．要获得相同的黏性末端，可以用不同种b切割a和dC．c连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对D．若要获得未知序列d，可到基因文库中寻找B5．科学家在某种植物中找到了抗枯萎的基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种，下列有关说法正确的是()A．质粒是最常用的载体之一，它仅存在于原核细胞中B．将抗枯萎基因连接到质粒上，用到的工具酶仅是DNA连接酶C．用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株不能表现出抗枯萎性状D．通过该方法获得的抗枯萎病金茶花，产生的配子不一定含抗枯萎病基因D6.下列获取目的基因的方法中，需要模板的是（）A.从基因文库中获取目的基因B.利用PCR扩增目的基因C.构建cDNA文库D.通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因BC7．下图是获得抗虫棉的技术流程示意图。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。下列叙述正确的是A．构建重组质粒过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶B．愈伤组织的分化产生了不同基因型的植株C．卡那霉素抗性基因(kanr)中有该过程所利用的限制性核酸内切酶的识别位点D．抗虫棉有性生殖后代能保持抗虫性状的稳定遗传A基因工程的应用抗病抗逆生长速度品质药物器官移植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3、原理病人细胞中既含有缺陷基因，又含有通过基因工程导入的正常基因，在病人体内两种基因都存在且都能表达，正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈了有基因缺陷的疾病。4、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）5、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段基因诊断1、概念用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。1.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