基因工程導學案

8專題五遺傳的分子基礎時間第二部分基因工程一、考綱要求：1基因工程的誕生（I）2基因工程的原理及技術（含技術）（II）3基因工程的應用（I）4蛋白質工程（I）二、知識網絡：翩梅」吸隹接誨A操作工具翩梅」吸隹接誨A操作工具1懶＞目腥因腕］牖知耕麟順1■席（甑程一蛋服工程*裔目腿因男詡躺I第雕序目犍因睡脂鞋J健蝴1應用J典跳基蝴凰闞象基因結果可生產自蟒中沒削逼6度三、課本填空：【基因工程的概念】基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外重組和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品?；蚬こ淌窃诜肿铀缴线M行設計和施工的，又叫做重組技術。基因工程的原理是（一）基因工程的基本工具：限制酶、連接酶、載體“分子手術刀”一一限制性核酸內切酶（簡稱為限制酶）（）來源：主要是從中分離純化出來的。（真核生物中也有，如：酵母菌）（）功能：能夠識別雙鏈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斷開，因此具有專一性。大多數限制酶的識別序列由個核苷酸組成，少數也有、、個組成。（）結果:經限制酶切割產生的片段末端通常有兩種形式:和。.分子縫合針”一一連接酶兩種連接酶（連接酶和連接酶）的比較：①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。②不同點：-連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈片段互補的末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而連接酶來源于噬菌體，能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。與聚合酶作用的異同聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。連接酶是連接兩個片段的末端，形成磷酸二酯鍵。.分子運輸車”一一載體（）載體具備的條件：①能在受體細胞中，或整合到染色體上，隨染色體進行同步復制。②具有一至多個，供外源片段插入。③具有，供重組的鑒定和選擇。（注意：標記基因不一定都是抗性基因）（）最常用的載體是它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌擬核之外，并具有自我復制能力的雙鏈狀分子。（天然質粒常需進行人工改造）（）其它載體：、二）基因工程的基本操作程序：基因工程的操作程序主要包括四個步驟：、、、第一步：目的基因的獲取目的基因主要是指：編碼的結構基因。也可以是一些具有。目的基因可以從已有的物種中分離出來，也可以用人工的方法合成。原核基因常采取直接分離獲得，真核基因常采用人工合成。3目目前常用的獲取目的基因的方法有以下幾種：⑴從基因文庫中獲取目的基因：基因文庫分為文庫（含一種生物的所有基因）和文庫（含一種生物的一部分基因，如：文庫）⑵技術擴增目的基因①原理：②過程：第一步：加熱至?5解鏈；（高溫變性）第二步：冷卻到?0,引物結合到互補鏈；（低溫退火）第三步：加熱至?5,熱穩(wěn)定^"聚合酶從引物起始互補鏈的合成。(室溫延伸)⑶此外，如果基因比較小，核苷酸序列又已知，也可以通過合成儀用方法直接人工合成。第二步：基因表達載體的構建1目.的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳至下一代,使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。組成：五部分()啟動子：是一段有特殊結構的片段，位于基因的首端，是識別和結合的部位，能驅動基因轉錄出，最終獲得所需的蛋白質。()終止子：也是一段有特殊結構的片段，位于基因的尾端。使轉錄在所需要的地方停止下來。()標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素抗性基因。第三步：將目的基因導入受體細胞轉化的概念:是目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程。2常.用的轉化方法：⑴將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是,其次還有和等。①農桿菌在自然條件下感染雙子葉植物和裸子植物，對大多數單子葉植物沒有感染能力,如：不能感染玉米、小麥、水稻等單子葉植物。②當植物體受到損傷時，傷口處的細胞分泌,吸引土壤農桿菌。③農桿菌中的質粒上可轉移至受體細胞，并整合到受體細胞染色體的上，因此通過轉化作用，目的基因就可以進入植物細胞，并整合到染色體上。⑵將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是。此方法的受體細胞多是。⑶將目的基因導入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖、多為單細胞、遺傳物質相對,最常用的原核細胞是大腸桿菌，其轉化方法是：先用處理細胞，使其成為細胞，再將重組表達載體分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收分子，完成過程。第四步：目的基因的檢測和表達首先要檢測轉基因生物的染色體上是否插入了目的基因，方法是采用技術。其次還要檢測目的基因是否轉錄出了N方法是采用技術（即用標記的目的基因作探針與雜交，如果顯示出雜交帶，就表明目的基因轉錄出Y）方最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，方法是。（即從轉基因生物中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原抗體雜交）。除了上述的分子檢測外，有時還需進行水平的鑒定。（如轉基因抗蟲植物是否出現抗蟲性狀，需要做實驗）。（三）基因工程的應用1其植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。2動其物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉基因動物生產藥物（如：乳

腺生物反應器）、用轉基因動物作器官移植的供體。3基其因工程的藥物異軍突起：抗體、疫苗、激素、淋巴因子等4基其因治療：把正常的外源基因導入病人體內，使該基因表達產物發(fā)揮作用。注意：口基因治療并非把健康的外源基因導入患者的所有細胞中，而只是導入某些功能細胞中，且是體細胞。②基因治療分為體內基因治療和體外基因治療。（四）蛋白質工程的概念蛋白質工程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—，對進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。（因此蛋白質工程又稱為第二代基因工程）2基其因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質；蛋白質工程可以生產出自然界中不存在的蛋白質。3其蛋白質工程的基本途徑：從出發(fā)，設計預期的，推測應有的序列，找到相應的（基因）如下圖：舉例:如，速效型胰島素的生產四、經典高考：

．（201年7北京卷，5）為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因（圖1），擬將其與質粒（圖2）重組，再借助農桿菌導入菊花中。MlMl下列操作與§MlMlA用限制B用含在培養(yǎng)D用分子.（年＞丁質水解。回答下列。（）在進行選用老Di，能力。攵葉而不4,提取險，能力。攵葉而不4,提取險?"一|7（）以為材料可以獲得，其原理是（3）若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質粒載體而不能直接將目的基因導入受體細胞，原因是,,,,,,,,,,,（4）當幾丁質酶基因和質粒載體連接時，（,答,出,兩,點,即,可,）。,,,,,連接酶催化形成的化學鍵是（5）若獲得的轉基因植株（幾丁質酶基因已經整合到植物的基因組中）抗真菌病的能力沒有提高，根據中心法則分析，其可能的原因是,,,,,,,,,,,,,,。,,.（年新課標I（,答,出,兩,點,即,可,）。,,,,,連接酶催化形成的化學鍵是原核生物沒有真核生物所具有的切除內含子對應的序列的機制。已知在人體中基因（有內含子）可以表達出某種特定蛋白（簡稱蛋白）。回答下列問題：（）某同學從人的基因組文庫中獲得Y基因A以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A其原因是。（）若用家蠶作為表達基因的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用,,,,,,,,,,,作,為,載,體,，,其,原,因,是,,,,,,,,,,,。,,,,,,,

（）若要高效地獲得蛋白A可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比，大腸桿菌具有（_答_出_兩_點_即_可_）_等優(yōu)點。（）若要檢測基因是否翻譯出蛋白A可用的檢測物質是（填“蛋白的基因”或“蛋白的抗體O。（）艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗為證明是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是。.（年新課標m卷，）編碼蛋白甲的序列（序列甲）由、、、、五個片段組成，編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成，如圖1所示?；卮鹣?（）現翻（）某聚用「A「BBlDlE（）現也應基囚_L用「A「BBlDlE淋巴細胞增殖的作用，某同學做了如下實驗：將一定量的含淋巴細胞的培養(yǎng)液平均分成四組，其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一組作為對照，培養(yǎng)并定期檢測淋巴細胞濃度，結果如圖2①由圖可知，當細胞濃度達到時，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中淋巴細胞濃度不再增力口，此時若要使淋巴細胞繼續(xù)增殖，可采用的方法是_細胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)箱中通常要維持一定的濃度，的作用是培22②僅根據圖、圖可知，上述甲、乙、丙三種蛋白中，若缺少（填培培“”"”"”或“”）片段所編碼的肽段，則會降低其刺激淋巴細胞增殖的效果?；蚬こ探浀涓呖碱}答案、（）嫩葉組織細胞易破碎防止降解（）在逆轉錄酶的作用下，以為模板按照堿基互補配對的原則可以合成（3）目的基因無復制原點；目的基因無表達所需啟動子（4）磷酸二酯鍵（5）