《專題1《基因工程》PPT課件.pptVIP

基因工程專題復習,一、目的基因的獲取,(一)目的基因主要是_,編碼蛋白質的結構基因,（二）獲取目的基因的常用方法有哪些?,1、從基因文庫中獲取,2、利用PCR技術擴增,3、人工合成,1、從基因文庫中獲取目的基因,將含有某種生物不同基因的許多DNA片斷，導入到受體菌的群體中，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫.,（1）基因文庫,基因文庫的構建方法,直接分離法,(鳥槍法),基因組DNA文庫的構建,cDNA文庫的構建,反轉錄法：, 概念：PCR全稱為_，是一項 在生物_復制_的核酸合成技術,條件：_、_、_ 、 _ .,原理：_,聚合酶鏈式反應,體外,特定DNA片段,DNA雙鏈復制,模板DNA,四種脫氧核苷酸,DNA引物,熱穩(wěn)定DNA聚合酶,2.利用PCR擴增目的基因,學車問答 學車問題回答,駕駛員模擬考試2016 科目一 科目二 科目三 科目四,過程,a、DNA變性（90-95）：雙鏈DNA模板 在熱作用下，_斷裂，形成_,b、退火（復性55-60）：系統(tǒng)溫度降低，引 物與DNA模板結合，形成局部_。,c、延伸（70-75）：在Taq酶的作用下， 合成與模板互補的_。,氫鍵,單鏈DNA,雙鏈,DNA鏈,3.人工合成,根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA,蛋白質的氨基酸序列,mRNA的核苷酸序列,結構基因的核苷酸序列,推測,推測,目的基因,化學合成,二、基因表達載體的構建核心,質粒,目的基因,限制酶處理,一個切口 兩個黏性末端,兩個切口 獲得目的基因,DNA連接酶,表達載體,同一種,1.過程,a、使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并遺傳給子代,b、同時使目的基因能表達和發(fā)揮作用,思考：作為基因工程表達載體，只需含有目的基因就可以完成任務嗎？,2、基因表達載體的作用,3.基因表達載體的組成：,它們有什么作用？,a、目的基因,b、啟動子,c、終止子,d、標記基因,位于基因的首端,是mRNA結合位點,位于基因的末端,終止轉錄,檢測目的基因是否導入受體細胞,常用的受體細胞：,有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細胞等。,將目的基因導入受體細胞的原理,借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。,三、將目的基因導入受體細胞,1、將目的基因導入植物細胞,農(nóng)桿菌轉化法 基因槍法 花粉管通道法,2、將目的基因導入動物細胞,顯微注射技術：將基因表達載體提純，用顯微儀 注射到受精卵中,3、導入微生物細胞,原核生物特點：繁殖快、單細胞、遺傳物質少,用Ca2+處理細胞 感受態(tài)細胞 表達載體與感受態(tài)細胞混合 感受態(tài)細胞吸收DNA分子,方法：,四、目的基因的檢測與鑒定,檢測,導入檢測：目的基因是否導入受體細胞,方法,DNA分子雜交,表達檢測,轉錄檢測分子雜交,翻譯檢測抗原抗體雜交,分子檢測法,鑒定,抗蟲鑒定 抗病鑒定 活性鑒定等,個體水平的鑒定,1下列有關基因工程技術的正確敘述是（ ） A重組DNA技術所用的工具酶是限制酶、連接酶和載體 B所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列 C選用細菌作為重組質粒的受體細胞是因為細菌繁殖快 D只要目的基因進入了受體細胞就能成功實現(xiàn)表達,C,2.科學家運用基因工程技術將人胰島素基因與大腸桿菌的 質粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內(nèi)獲得成功表達。 圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質粒DNA結合的位置，它 們彼此能結合的依據(jù)是 （ ） A基因自由組合定律 B半保留復制原則 C基因分離定律 D 堿基互補配對原則,D,3多聚酶鏈式反應(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的 技術。PCR過程一般經(jīng)歷下述三十多次循環(huán)：95下使模 板DNA變性、解鏈55下復性（引物與DNA模板鏈結合） 72下引物鏈延伸（形成新的脫氧核苷酸鏈）。下列 有關PCR過程的敘述中不正確的是（ ） A變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，也 可利用解旋酶實現(xiàn) B復性過程中引物與DNA模板鏈的結合是依靠堿基互補配 對原則完成 C延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸 DPCR與細胞內(nèi)DNA復制相比所需要酶的最適溫度較高,C,4. 在基因工程中，把選出的目的基因（共1000個脫氧核 苷酸對，其中腺嘌呤脫氧核苷酸460 個），放入DNA擴增 儀中擴增4代，那么，在擴增儀中應放入胞嘧啶脫氧核苷 酸的個數(shù)是 A540 個 B7560個 C8100 個 D17280 個,C,6.2003年在中國大地上最慘烈的事件就是“非典”侵襲、 肆虐著人體的健康，奪取了許多人寶貴的生命。醫(yī)院人 滿為患，“非典”與“發(fā)熱”、“疑似”混雜在一起，讓醫(yī)生 難以區(qū)分。我國科學工作者日夜奮戰(zhàn)，利用基因工程迅 速研制出“非典”診斷盒。其作用機理是 （ ） A治療“非典”利用的是抗原抗體反應 B診斷“非典”利用的是DNA分子雜交原理 C診斷“非典”利用的是抗原抗體反應 D治療“非典”利用的是DNA分子雜交原理,B,7.天然釀酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶類，用作發(fā)酵原料的淀粉需經(jīng)一系列復雜的轉化過程才能被利用。研究者從某絲狀真菌中獲取淀粉酶基因并轉入釀酒酵母菌，獲得的釀酒酵母工程菌可直接利用淀粉產(chǎn)生酒精。請回答下列問題： 將淀粉酶基因切割下來所用的工具是_， 用_將淀粉酶基因與載體拼接成新的DNA分子， 下一步將該DNA分子_，以完成工程菌的構建。 若要鑒定淀粉酶基因是否插入釀酒酵母菌，可采用的檢 測方法是_；若要鑒定淀粉酶基因是否翻譯成 淀粉酶，可采用_檢測。,限制酶,DNA連接酶,導入酵母菌,DNA分子雜交,抗原一抗體雜交,8.利用動物乳腺生產(chǎn)產(chǎn)品的技術稱為動物乳腺反應器技術 2005年我省青島“嶗山奶山羊乳腺生物反應器的研制”項目 通過鑒定，該項目生產(chǎn)的藥用蛋白具有表達效率高、成本 低、安全性高、易于分離純化的優(yōu)點，可產(chǎn)生乙肝表面抗 原及抗凝血酶等醫(yī)藥產(chǎn)品，造福人類健康。下圖為利用 生物技術獲得生物這一新品種和抗蟲棉的過程，據(jù)圖回答：,在基因工程中，A表示 ，如果直接從蘇云金桿 菌中獲得抗蟲基因，過程使用的酶區(qū)別于其他酶的特點 是 ，B表示 。,目的基因,重組DNA,一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且在特定的位點上切割DNA分子,在研究過程中，研究人員首先從相關基因組中獲取了目 的基因，并采用_ 技術對目的基因進行了擴增，然 后將目的基因與質粒等載體組合形成了重組載體。在重組 載體的構建過程中需要的工具酶有_ 基因表達載體的構建是基因工程的核心，一個完整的基 因表達載體至少包括哪些部分? 。 將目的基因導入受體細胞的過程中，在過程中一般是 采用 ，在過程中一般采用 ， 受體細胞一般是 。,PCR,限制酶、DNA連接酶,目的基因、啟動子、終止 子、標記基因,農(nóng)桿菌轉化法,顯微注射技術,受精卵,由于轉基因表達產(chǎn)物存在于山羊的乳汁中，檢測其體內(nèi)是否出現(xiàn)藥用蛋白，在分子水平上的檢測方法及結果是什么? 要確定目的的基因（抗蟲基因）導入棉花細胞后，是否能穩(wěn)定遺傳并表達，需進行檢測和鑒定工作，請寫出在個體水平上的鑒定過程：,從轉基因羊的乳汁中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗 原抗體雜交 如果出現(xiàn)雜交帶，表明奶牛中出現(xiàn)了抗原 蛋白；如果不出現(xiàn)雜交帶，表明奶牛中未出現(xiàn)抗原蛋白.,讓害蟲吞食轉基因棉花的葉子，觀察害蟲的存活情況，以 確定其是否具有抗蟲性狀,基因工程的應用,將 基因與 等調(diào)控組件重組在一起，通過 等方法，導入哺乳動物的 中，將 其 送入母體，使其發(fā)育成轉基因動物。轉基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要的藥品，稱為乳腺生物反應器或乳房生物反應器。,乳腺生物反應器,乳腺生物反應器的優(yōu)點：產(chǎn)量高；質量好；成本低；易提取。,藥物蛋白,乳腺蛋白基因的啟動子,顯微注射,受精卵,繼哺乳動物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培養(yǎng)出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答： （1）將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用方法是_。 （2）進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入_中，原因是_。 （3）通常采用_ 技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組 （4）在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的_ _ 細胞中特異表達。 （5）膀胱生物發(fā)生器比乳腺生物反應器有什么優(yōu)點？,顯微注射法,受精卵,具全能性，可使外源基因在相應的組織細胞中表達,DNA分子雜交,膀胱上皮細胞,1、基因治療概念：,基因治療,把正?；驅氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，是治療遺傳病的最有效的手段。 （把特定的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，從而達到治療疾病的目的）,2、實例：,將腺苷酸脫氨酶基因轉入取自患者的淋巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉入患者體內(nèi)。,對嚴重復合型免疫缺陷癥的治療,3、基因治療的類型,4、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段,1.美國科學家運用基因工程的方法得到體型巨大的“超級 小鼠”，運用的方法是 （ ） A把牛的生長激素基因和人的生長激素基因分別注入到 小白鼠體內(nèi) B把牛的生長激素基因和人的生長激素基因分別注入到 小白鼠的受精卵中 C把植物細胞分裂素基因和生長素基因分別注入到小白 鼠的受精卵中 D把人的生長激素基因和牛的生長激素基因分別注入到 小白鼠的卵細胞中,B,2.下列關于基因工程應用的敘述，正確的是（ ） A基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；?B基因診斷的基本原理是DNA分子雜交 C一種基因探針能檢測水體中的各種病毒 D原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良,B,3.切取某動物合成生長激素的基因，用某種方法將此基 因轉移到鲇魚的受精卵中，從而鲇魚比同類個體大34 倍，此項研究遵循的原理是 （ ） A基因突變，DNARNA蛋白質 B基因工程，DNAtRNA蛋白質 C細胞工程，DNARNA蛋白質 D基因重組，DNARNA蛋白質,D,4.基因工程技術在培育抗旱植物用于發(fā)展沙漠農(nóng)業(yè)和沙漠 改造方面顯示了良好的前景，荷蘭一家公司將大腸桿菌中 的海藻糖合成酶基因導入植物（如甜菜、馬鈴薯等）中并 獲得有效表達，使“工程植物”增強耐旱性和耐寒性。 根據(jù)材料中表達，使“工程植物”增強耐旱性、耐寒性的 基本操作步驟是： ， ， 。 基因表達的含義 。 寫出酶基因在植物體內(nèi)的表達過程： 基因工程操作中的工具是 、 、 。,目的基因的獲取,基因表達載體構建,將目的基因導入受體細胞,目的基因檢測與鑒定,基因控制合成相關蛋白質,限制酶,DNA連接酶,載體,5.在1990年，醫(yī)生對一位因缺乏腺苷脫氨酶基因而患先天 性體液免疫缺陷病的美國女孩進行治療。采用的方法是首 先將患者的白細胞取出作體外培養(yǎng)，然后用某種病毒將正 常腺苷脫氨酶基因轉入人工培養(yǎng)的白細胞中，再將這些轉 基因白細胞回輸?shù)交颊叩捏w內(nèi)，經(jīng)過多次治療，患者的免 疫功能趨于正常。 該病治療運用了基因工程技術，在這個實例中運載體 是 ，目的基因是 ，目的基因的 受體細胞是 。 將轉基因白細胞多次回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，免疫能力趨 于正常是由于產(chǎn)生了 ，產(chǎn)生這種物質的兩個基 本步驟是 和 。 人的腺苷脫氨酶基因與胰島素基因相比，其主要差別 是 ； 該病的治療方法屬于基因工程運用中的 。,某種病毒,腺苷脫氨酶基因,白細胞,腺苷脫氨酶,轉錄,翻譯,堿基排列順序不同,基因治療,蛋白質工程的崛起,一、蛋白質工程的崛起的緣由,基因工程產(chǎn)物 基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質。,這些天然蛋白質是生物在長期進化過程中形成的,它們的結構和功能符合特定物種生存的需要,卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。,二、蛋白質工程的基本原理,1、蛋白質工程的目標,根據(jù)人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計。,2、天然蛋白質的合成過程,基因表達（轉錄和翻譯）形成氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級結構的蛋白質行使生物功能,、蛋白質工程的基本途徑,預期的蛋白質功能,設計預期的蛋白質結構,推測應有的氨基酸序列,找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）,4、蛋白質工程的概念,是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。,5、蛋白質工程與基因工程的關系,蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程，是包含多學科的綜合科技工程領域。,基因工程是通過基因操作把外源基因轉入適當?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進行表達，它的產(chǎn)品是該基因編碼的天然存在的蛋白質。,1.蛋白質工程制造的蛋白質是（ ） A、天然蛋白質 B、稀有蛋白質 C、自然界中不存在的蛋白質 D、肌肉蛋白,C,2.蛋白質工程中對蛋白質分子進行設計時，主要包括哪 幾種？（ ） 進行少數(shù)氨基酸的替換 對不同來源的蛋白質的拼接從氨基酸的排列順序出發(fā)設計全新的蛋白質 直接改變蛋白質的空間結構 A、 B、 C、 D、,B,識別雙鏈DNA 分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。,主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。,1、來源：,2、作用：,3、結果：,形成兩種末端,“分子手術刀” 限制酶,G A A T T C,限制酶切割分子示意圖,C T T A A G,思考,要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？,兩個切口，四個黏性末端。,黏性末端,黏性末端,什么叫平末端？,1、下列關于限制酶的說法正確的是（ ） A、限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中很少 B、一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列 C、不同的限制酶切割DNA后都會形成黏性末端 D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵,B,2.右圖為DNA分子結構示意圖，對該圖的正確描述是 A的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸 B解旋酶作用的部位是 C某限制性核酸內(nèi)切酶可選擇處作為切點 DDNA連接酶可連接處斷裂的化學鍵,ABD,3.限制性核酸內(nèi)切酶I的識別序列和切點是一GGATCC一， 限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列和切點是一GATC一。在 質粒上有酶I的一個切點，在目的基因的兩側各有一個酶 的切點。 請畫出質粒被限制性核酸內(nèi)切酶I切割后所形成的黏性 末端。,請畫出目的基因兩側被限制性核酸內(nèi)切酶切割后所形 成的黏性末端。,在DNA連接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成 的黏性末端能否連接?為什么?,可以連接。因為由兩種不同限制酶切割后形成的黏性末 端是相同的,基因工程中，如果要把相應的黏性末端連起來，要用_酶。,DNA連接,“分子縫合針” 連接酶,.作用：連接磷酸二酯