高三二輪復習生物：基因工程課件

非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游與RNA聚合酶結合位點啟動子終止子原核細胞的基因結構：編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游外顯子內含子與RNA聚合酶結合位點IMN真核細胞的基因結構：基因工程別名實質結果能否遺傳優(yōu)點基因拼接技術或DNA重組技術基因重組定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種能定向改造生物性狀；克服遠緣雜交不親和的障礙

EcoRⅠ黏性末端黏性末端SmaⅠ平末端平末端(1)限制酶——“分子手術刀”來源：原核生物作用特點：特異性切割方式：錯位切：產生兩個相同的黏性末端平切：形成平末端1.基因工程的操作工具識別特定的脫氧核苷酸序列切割特定位點E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶(2)DNA連接酶——“分子縫合針”常用類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌T4噬菌體功能連接黏性末端連接黏性末端或平末端結果連接磷酸二酯鍵例1.下列關于DNA連接酶作用的敘述，正確的是（）A.將單個核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯鍵B.將斷開的兩個DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵C.連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵D.只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連接起來，而不能將雙鏈DNA片段平末端之間進行連接B(3)載體——“分子運輸車”類型：應具備條件：①能在宿主細胞內穩(wěn)定保存并大量復制；②有一個至多個限制酶的切割位點,以便于與外源基因連接；③有特殊的標記基因（：篩選含有目的基因的受體細胞）；④對受體細胞無害最常用載體：質粒其他載體：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等提醒

①常見的標記基因有抗生素基因、發(fā)光基因、表達產物有特定顏色的基因等。②天然載體往往不能滿足人類的所有要求,因此人們根據(jù)不同的目的和需要,對某些天然的載體進行人工改造。③限制酶切割位點所處的位置必須是在所需的標記基因之外，這樣才能保證標記基因的完整性，有利于對目的基因的檢測。④作為載體必須具有多個限制酶切點,而且每種酶的切點最好只有一個，以免切割后丟失自身片段。例2.(1)構建基因工程表達載體時，若要在限制酶切割目的基因和質粒后使其直接進行連接，則應選擇能使二者產生_______(相同、不同)黏性末端的限制酶。

(2)圖中哪兩種限制性核酸內切酶所切割出來的DNA片段末端可以互補黏合？

(3)請畫出重組DNA序列？

(4)形成的重組DNA還能被上述限制酶切開嗎？BamHⅠ和BglⅡ限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠBgIⅡ識別序列及切割位點-GGATCC--CCTAGG--AAGCTT--TTCGAA--GAATTC--CTTAAG--CCCGGG--GGGCCC--AGATCT--TCTAGA-相同不能×例3.圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點：(1)用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，可以使用SmaⅠ切割嗎？(2)用EcoRⅠ酶切，可得幾種兩兩連接結果？(3)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優(yōu)點在于___________________?；蚍乐官|粒和目的基因在酶切后產生的末端發(fā)生任意連接。不能3種√√√保證目的基因和載體的定向連接。例4.如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tetR表示四環(huán)素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直線所示為三種限制酶的酶切位點。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。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。BamHⅠ和HindⅢ氨芐青霉素例5.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。根據(jù)圖示判斷下列操作正確的是(

)A．質粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割B．質粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割C．目的基因和質粒均用限制酶Ⅰ切割D．目的基因和質粒均用限制酶Ⅱ切割A2.基因工程的操作程序目的基因的獲取基因表達載體的構建（核心）將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定①從基因文庫中獲?、谌斯ず铣桑ɑ瘜W合成法、反轉錄法）③利用PCR技術擴增基因文庫種類及構建過程：許多一定大小的DNA片段重組DNA分子限制酶切割用DNA連接酶將DNA片段與載體連接導入受體菌中儲存提取某種生物的全部DNA基因組文庫某種生物的單鏈mRNA單鏈cDNA逆轉錄酶DNA聚合酶雙鏈cDNA片段重組DNA分子導入受體菌中儲存cDNA文庫含有一種生物的全部基因含有一種生物的部分基因用DNA連接酶將DNA片段與載體連接(一)目的基因的獲取——①從基因文庫中獲取cDNA文庫中不含啟動子、終止子、內含子。基因比較小、核苷酸序列已知或蛋白質的氨基酸序列可以測得時，可采用此種方法。推測得到的DNA堿基序列，是否唯一？化學合成法：蛋白質―→氨基酸序列―→RNA堿基序列―→DNA堿基序列―→用4種脫氧核苷酸借助DNA合成儀合成目的基因分析推測推測反轉錄法：分離出供體細胞mRNA―――→單鏈DNA―――→合成目的基因逆轉錄酶DNA聚合酶(一)目的基因的獲取——②人工合成例6.(1)加熱使DNA雙鏈間的_____鍵打開，稱為______；而在細胞中是在______酶的作用下進行的。(2)如果只需要大量克隆模板DNA中間的某個特定區(qū)段，應該加入_____種特定的引物。當溫度降低至55℃時，引物與兩條“舒展”的模板的特定位置結合，在__________________的作用下在引物的一端連接脫氧核苷酸，形成子鏈。氫解旋解旋2熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(一)目的基因的獲取——③利用PCR技術擴增PCR——是一項生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。全稱發(fā)明者發(fā)明時間原理前提條件過程結果多聚酶鏈式反應穆里斯等1988年DNA復制一段已知目的基因的核苷酸序列（用以合成引物）模板DNA、引物、脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定的DNA聚合酶高溫變性、低溫復性、中溫延伸以指數(shù)形式擴增，可在短時間內獲取大量的目的基因質粒目的基因限制酶DNA連接酶（二）基因表達載體的構建基因表達載體的組成：目的基因+啟動子+終止子+標記基因微生物做受體細胞：個體微小,繁殖速度快；代謝旺盛,獲得目的基因產物多。導入微生物細胞導入動物細胞（受精卵）導入植物細胞（體細胞）——Ca2+處理法——顯微注射法——農桿菌轉化法(最常用)基因槍法花粉管通道法將目的基因導入受體細胞常用方法：（三）將目的基因導入受體細胞例7.下表有關基因表達的選項中,不可能的是()基因表達的的細胞表達產物A細菌抗蟲蛋白基因抗蟲棉葉肉細胞細菌抗蟲蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮膚細胞人酪氨酸酶C動物胰島素基因大腸桿菌工程菌細胞動物胰島素D兔血紅蛋白基因兔成熟紅細胞兔血紅蛋白DDNA分子雜交技術：是否出現(xiàn)雜交帶（四）目的基因的檢測與鑒定mRNA分子雜交技術是否出現(xiàn)雜交帶檢測蛋白質抗原-抗體雜交是否出現(xiàn)雜交帶檢測翻譯目的基因是否插入DNA分子雜交技術是否出現(xiàn)雜交帶檢測轉錄分子水平檢測、個體水平鑒定：個體抗蟲、抗病接種實驗是否抗蟲、抗病鑒定例8.如圖為獲得抗蟲棉的技術流程。在培育轉基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。(1)A過程所用的載體是＿＿＿＿＿＿。

(2)C過程的培養(yǎng)基除含有必需的營養(yǎng)物質、瓊脂和激素外，還需加入＿＿＿＿＿。

(3)如果利用DNA分子雜交原理對再生植株進行檢測，D過程應該用放射性同位素(或熒光分子)標記的＿＿＿＿＿作為探針。

(4)如果從個體生物水平來鑒定，D過程可用的最簡單檢測方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。含kanr質?？敲顾乜瓜x基因讓棉鈴蟲食用再生植株(抗蟲接種實驗)目的基因的獲取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從基因文庫中獲取目的基因人工合成目的基因PCR擴增目的基因（實質：基因重組）導入植物細胞導入動物細胞導入微生物農桿菌轉化法基因槍法花粉管通道法——顯微注射法——Ca2+處理法目的基因是否插入mRNA蛋白質個體DNA分子雜交DNA分子雜交抗原-抗體雜交如抗蟲、抗病接種實驗DNA重組技術的基本工具：限制酶、DNA連接酶、運載體基因工程基本操作的四個步驟基因工程——核心分子水平個體水平例9.科學家通過基因工程的方法，能使大腸桿菌產生人的胰島素。以下敘述錯誤的是（雙選）（）A.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒B.導入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達C.重組DNA技術所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和載體D.目的基因的檢測與鑒定表達過程中沒有發(fā)生堿基互補配對例10.我國科學家運用基因工程技術，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因導入棉花細胞并成功表達，培育出了抗蟲棉。下列敘述不正確的是()A.RNA聚合酶對于抗蟲基因在棉花細胞中的表達不可缺少B.重組DNA分子中增加一個堿基對，不一定導致毒蛋白的毒性喪失C.抗蟲棉的抗蟲基因可通過花粉傳遞至近緣作物，從而造成基因污染D.轉基因棉花是否具有抗蟲特性是通過檢測棉花對抗生素抗性來確定的CDD例11.下列關于蛋白質工程應用的敘述，不正確的是（）A.蛋白質工程可以改造酶的結構，提高酶的熱穩(wěn)定性B.通過蛋白質工程可以改變蛋白質的活性C.利用蛋白質工程可以在大腸桿菌細胞中得到人的胰島素D.蛋白質工程可以對胰島素進行改造和修飾，合成速效型胰島素制劑例12.從某海洋動物中獲得一基因，其表達產物為一種抗菌體和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是（）A.合成編碼目的肽的DNA片段

B.構建含目的肽DNA片段的表達載體C.依據(jù)P1氨基酸序列設計多條模擬肽D.篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽C3.蛋白質工程C例13.上海醫(yī)學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉基因動物是指（）

A.提供基因的動物

B.基因組中增加外源基因的動物

C.能產生白蛋白的動物

D.能表達基因信息的動物B①植物方面：植物的抗蟲、抗病、抗逆性改良植物的品質②動物方面：提高動物生長速度改善畜產品的品質生產藥物（乳腺/膀胱生物反應器）作器官移植的供體③微生物方面：研制藥物（工程菌）④基因治療、基因檢測4.基因工程的應用5.基因檢測引發(fā)的倫理問題1、問題：①目前人類對基因結構及基因間相互作用尚缺乏足夠的認識，要想通過基因檢測達到預防疾病的目的是困難的；②基因檢測結果本身會給受檢者帶來巨大的心理壓力；③個人基因資訊的泄露會造成基因歧視。2、解決的辦法：

對于基因歧視現(xiàn)象，可以通過正確的科學知識傳授，倫理道德教育，立法得以解決。6.轉基因生物存在安全性的原因

（1）目前，對基因的結構、基因間的相互作用及基因的調控機制，了解得相當有限。（2）轉移來的基因多是異種生物的基因。（3）外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的。引發(fā)人們在三個方面發(fā)生了激烈的爭論：食物安全、生物安全、環(huán)境安全。例13.下列關于轉基因生物與生物安全的敘述，錯誤的是（）A．種植轉基因作物應與傳統(tǒng)農業(yè)種植區(qū)隔離B．轉基因作物被動物食用后，目的基因會轉入動物體細胞中C．種植轉基因植物有可能因基因擴散而影響野生植物的遺傳多樣性D．轉基因植物的目的基因可能轉入根系微生物例14.下列關于轉基因生物與環(huán)境安全的敘述，錯誤的是（）A．重組的微生物在降解污染物的過程中可能產生二次污染B．種植抗蟲棉可以減少農藥的使用量，對環(huán)境沒有任何負面影響C．如果轉基因花粉中有毒蛋白或過敏蛋白，可能會通過食物鏈傳遞到人體內D．轉基因生物所帶來的環(huán)境安全問題是可以解決的BB理性看待轉基因技術：1.對待轉基因生物的正確態(tài)度：要趨利避害,不能因噎廢食;2.建立相應法規(guī)，規(guī)范轉基因行為；3.轉基因生物或產品研究中，科學家須遵守研究道德：（1）轉基因受體限制在遺傳上具有特定缺陷的生物上（2）轉基因受體的菌株，限定在使用370C下便會死去的菌株（3）對外源DNA認真選擇，避免產生對人體有害或過敏的蛋白質（4）一旦發(fā)現(xiàn)安全性問題，要求馬上停止實驗并銷毀重組生物。生物武器的種類：病菌：鼠疫菌、霍亂、傷寒、炭疽病毒：天花病毒、動物痘病毒生化毒劑：肉毒桿菌毒素基因重組致病菌：重組蠟狀桿菌、重組流感病毒、新型鼠痘病毒7.禁止生物武器？利用重組基因技術制造的全新致病菌比一般的生物武器的危害性大，其原因是：①人類從來沒有接觸過這種致病菌②無藥可醫(yī)干擾素基因干擾素基因1