基因工程 上課

1、基因工程基因工程的別名基因工程的別名操作水平操作水平實質或原理實質或原理基因拼接技術或基因拼接技術或DNADNA重組技術重組技術DNADNA分子水平分子水平基因重組基因重組基因工程基因工程基因工程的工具基因工程的工具 基因的剪刀基因的剪刀限制性核酸內切酶限制性核酸內切酶 （簡稱限制酶）（簡稱限制酶）特點：特異性。特點：特異性。 即即一種一種限制酶限制酶只能識別一種只能識別一種特定的特定的核苷核苷酸序列酸序列，并且能在，并且能在特定的切點特定的切點上切割上切割DNADNA分子。分子。水解的部位：水解的部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵。磷酸二酯鍵，不是氫鍵。存在場所：主要是存在于微生物細胞中存在場所：主

2、要是存在于微生物細胞中作用結果：得到平末端或黏性末端。作用結果：得到平末端或黏性末端。 被限制酶切開的被限制酶切開的DNADNA兩條單鏈的切口，兩條單鏈的切口，帶有幾個帶有幾個伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他們之間正好，他們之間正好互互補配對補配對，這樣的切口叫，這樣的切口叫黏性末端黏性末端。連接酶的作用是：將互補配對的兩個黏性末連接酶的作用是：將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的端連接起來，使之成為一個完整的DNADNA分子。分子。連接的部位：連接的部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵。磷酸二酯鍵，不是氫鍵。 基因的針線基因的針線DNADNA連接酶連接酶 基因的運輸工具基因的運輸工具運載體

3、運載體 作為運載體的必備條件：作為運載體的必備條件：a.能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存b.具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接c.具有某些標記基因（放射性、抗性基因等）具有某些標記基因（放射性、抗性基因等）常用的運載體主要有兩類：常用的運載體主要有兩類： 1）噬菌體或某些動植物病毒）噬菌體或某些動植物病毒 2）質粒（質粒是最常用的運載體）質粒（質粒是最常用的運載體） 大腸桿菌的質粒：大腸桿菌的質粒： 提取目的基因 目的基因與運載體結合（基因表達載體的構建） 將目的基因導入受體細胞 目的基因的檢測與鑒定基因操作的基本步驟基因操

4、作的基本步驟基因工程與基因重組基因工程與基因重組比較項目比較項目基因重組基因重組基因工程基因工程不不同同點點重組方式重組方式同一物種的不同基同一物種的不同基因因不同物種間的不同基因不同物種間的不同基因繁殖方式繁殖方式有性生殖有性生殖無性生殖無性生殖變異大小變異大小小小大大意義意義是生物變異的來源是生物變異的來源之一，對生物進化之一，對生物進化有重要意義有重要意義使人類有可能使人類有可能按自己的按自己的意愿直接定向意愿直接定向地改造生地改造生物，培育出新品種物，培育出新品種相同點相同點都實現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生都實現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產生變異物產生變異拓展感悟1基因工

5、程的三種工具中，限制性核酸內切酶、DNA連接酶是基因操作過程中的酶工具，化學本質是蛋白質。但它們的功能不同，前者切割磷酸二酯鍵，后者連接磷酸二酯鍵。而運載體可能是質粒或病毒。2限制性核酸內切酶、DNA連接酶都是一類酶，不是一種酶。3.轉基因動、植物的培育，因其細胞全能性不同，外源基因的受體、細胞也不同。培育轉基因動物的受體細胞一般為受精卵；培育轉基因植物的受體細胞可用生殖細胞，也可用體細胞。基因工程常需與其他工程技術配合，才能實現(xiàn)目的。 目的基因與運載體結合目的基因與運載體結合形成重組形成重組DNA分子分子用用同一種限制酶同一種限制酶切斷目的基因和質粒，使得它們切斷目的基因和質粒，使得它們產生

6、產生相同的黏性末端相同的黏性末端，然后利用，然后利用DNA連接酶連接酶把把兩者兩者“縫合縫合”形成形成重組重組DNA分子分子。 目的基因的檢測和鑒定目的基因的檢測和鑒定檢測檢測目的：目的：確定目的基因是否導入受體細胞確定目的基因是否導入受體細胞鑒定鑒定目的：確定目的基因是否完成表達，目的：確定目的基因是否完成表達，看有無基因產物生成看有無基因產物生成（1010浙江卷）蘇云金芽孢桿菌產生的毒蛋白能使螟蟲死亡。研浙江卷）蘇云金芽孢桿菌產生的毒蛋白能使螟蟲死亡。研究人員將表達這種毒蛋白的抗螟蟲基因轉入非糯性抗稻瘟病水稻究人員將表達這種毒蛋白的抗螟蟲基因轉入非糯性抗稻瘟病水稻的核基因組中，培育出一批轉

7、基因抗螟水稻。請回答：的核基因組中，培育出一批轉基因抗螟水稻。請回答：（1）染色體主要由組成，若要確定抗螟基因）染色體主要由組成，若要確定抗螟基因是否已整合到水稻的某一染色體上，方法之一是測定該染色體的是否已整合到水稻的某一染色體上，方法之一是測定該染色體的。（2）選用上述抗螟非糯性水稻與不抗螟糯性水稻雜交得到）選用上述抗螟非糯性水稻與不抗螟糯性水稻雜交得到F1，從，從F1中選取一株進行自交得到中選取一株進行自交得到F2，F(xiàn)2的結果如下表：的結果如下表：表現(xiàn)型抗螟非糯性抗螟糯性不抗螟非糯性不抗螟糯性個體數(shù)142485016分析表中數(shù)據(jù)可知，控制這兩對性狀的基因位于染分析表中數(shù)據(jù)可知，控制這兩對

8、性狀的基因位于染色體上，所選色體上，所選F1植株的表現(xiàn)型為。親本中抗螟非糯植株的表現(xiàn)型為。親本中抗螟非糯性水稻可能的基因型最多有種。性水稻可能的基因型最多有種。答案：（答案：（1）DNA和蛋白質和蛋白質 同源染色體同源染色體 （2）兩對非同源）兩對非同源 非糯性抗螟水稻非糯性抗螟水稻 4種種把該抗螟水稻和不抗螟水稻進行雜交，把該抗螟水稻和不抗螟水稻進行雜交，若出現(xiàn)性狀分離，則為雜合子，若出現(xiàn)性狀分離，則為雜合子，若沒有性狀分離，則為純合子。若沒有性狀分離，則為純合子。（3）現(xiàn)欲試種這種抗螟水稻，需檢驗其是否為純合子，）現(xiàn)欲試種這種抗螟水稻，需檢驗其是否為純合子，請用遺傳圖解表示檢驗過程（顯、隱

9、性基因分別用請用遺傳圖解表示檢驗過程（顯、隱性基因分別用B、b表示），并作簡要說明。表示），并作簡要說明。.為提高小麥的抗旱性，有人將大麥的抗旱基因（為提高小麥的抗旱性，有人將大麥的抗旱基因（HVA）導入小麥，篩選出）導入小麥，篩選出HVA基因成功整合到染色體上的高抗旱性基因成功整合到染色體上的高抗旱性T1 1植株（假定植株（假定HVA基因都能正常表達）?；蚨寄苷１磉_）。（1）某）某T1 1植株體細胞含一個植株體細胞含一個HVA基因。讓該植株自交，在所得種子中，種皮含基因。讓該植株自交，在所得種子中，種皮含HVA基因的種子所占比例為基因的種子所占比例為_，胚含，胚含HVA基因的種子所占比例

10、為基因的種子所占比例為_.（2）某些）某些T1 1植株體細胞含兩個植株體細胞含兩個HVA基因，這兩個基因在染色體上的整合情況有基因，這兩個基因在染色體上的整合情況有下圖所示的三種類型（黑點表示下圖所示的三種類型（黑點表示HVA基因的整合位點）?；虻恼衔稽c）。將將T1 1植株與非轉基因小麥雜交：若子代高抗旱性植株所占比例為植株與非轉基因小麥雜交：若子代高抗旱性植株所占比例為50%，則兩個，則兩個HVA基因的整合位點屬于圖基因的整合位點屬于圖_類型；若子代高抗旱性植株所占的比例為類型；若子代高抗旱性植株所占的比例為100%，則兩個，則兩個HVA基因的整合位點屬于圖基因的整合位點屬于圖_類型。類

11、型。讓圖讓圖C所示類型的所示類型的T1 1植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例為植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例為_。I：答案答案：（：（1）100% 75%（2） B A 15/16.（1414分）下圖是培育表達人乳鐵蛋白的乳腺生物反應器的技術路線。圖中分）下圖是培育表達人乳鐵蛋白的乳腺生物反應器的技術路線。圖中tettetR R表示四環(huán)素抗表示四環(huán)素抗性基因，性基因，ampampR R表示氨芐青霉素抗性基因，表示氨芐青霉素抗性基因，BamHIBamHI、HindIIIHindIII、SmaISmaI直線所示為三種限制酶的酶切位點。直線所示為三種限制酶的酶切位點。 據(jù)圖回答：據(jù)圖回答：（

12、1 1）圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用）圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用 限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含 的培養(yǎng)基上進行。的培養(yǎng)基上進行。（2 2）能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細胞中特異性表達的調控序列是）能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細胞中特異性表達的調控序列是 （填字母代號）。（填字母代號）。 A.A.啟動子啟動子 B. tetB. tetR R C.C.復制原點復制原點 D. ampD. ampR R（3 3）過程可采用的操作方法是）過程可采用的操作方法是 （填字母代號）。（

13、填字母代號）。A.A.農桿菌轉化農桿菌轉化 B.B. 大腸桿菌轉化大腸桿菌轉化 C.C.顯微注射顯微注射 D.D. 細胞融合細胞融合（4 4）過程可采用的生物技術是）過程可采用的生物技術是 。（5 5）對早期胚胎進行切割，經過程可獲得多個新個體。這利用了細胞的）對早期胚胎進行切割，經過程可獲得多個新個體。這利用了細胞的 性。性。（6 6）為檢測人乳鐵蛋白是否成功表達，可采用）為檢測人乳鐵蛋白是否成功表達，可采用 （填字母代號）技術。（填字母代號）技術。A.A.核酸分子雜交核酸分子雜交 B.B. 基因序列分析基因序列分析 C.C.抗原抗原抗體雜交抗體雜交 D. PCRD. PCR1） Hind和

14、和BamH；氨芐青霉素；氨芐青霉素 A C胚胎移植技術胚胎移植技術 全能全能 C（1010江蘇卷）下表中列出了幾種限制酶識別序列及其江蘇卷）下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圈切割位點，圈l l、圈、圈2 2中箭頭表示相關限制酶的酶切位中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請回答下列問題：點。請回答下列問題：（1）一個圖）一個圖1所示的質粒分子經所示的質粒分子經Sma 切割前后，分別含有切割前后，分別含有 個游離的磷酸個游離的磷酸基團?；鶊F。 （2）若對圖中質粒進行改造，插入的）若對圖中質粒進行改造，插入的Sma酶切位點越多，質粒的熱穩(wěn)定性酶切位點越多，質粒的熱穩(wěn)定性越越 。（3）用圖中的

15、質粒和外源）用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，不構建重組質粒，不能使用能使用Sma切割，原因是切割，原因是 。 （4）與只使用）與只使用EcoR I相比較，使用相比較，使用BamH 和和Hind 兩種限制酶同時處理質粒、外源兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優(yōu)的優(yōu)點在于可以防止點在于可以防止 。 （5）為了獲取重組質粒，將切割后的質粒與目）為了獲取重組質粒，將切割后的質粒與目的基因片段混合，并加入的基因片段混合，并加入 酶。酶。 （6）重組質粒中抗生素抗性基因的作用是為）重組質粒中抗生素抗性基因的作用是為了了 。 （7）為了從）為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉運蛋白文庫中分離獲取蔗糖轉運蛋白基因，將重組質粒導入喪失吸