基因工程專題復(fù)習(xí)

基因工程專題復(fù)習(xí)第1頁/共58頁基因工程的基本操作程序第2頁/共58頁基因工程的基本操作程序主要包括四個基本步驟：1）目的基因的獲取2）基因表達載體的構(gòu)建3）將目的基因?qū)胧荏w細胞4）目的基因的檢測與鑒定第3頁/共58頁一、目的基因的獲取(一)、目的基因主要是______________________編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(shù)擴增3、人工合成第4頁/共58頁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(dǎo)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.基因文庫

基因組文庫部分基因文庫（如:cDNA文庫）（1）.基因文庫:第5頁/共58頁⑵基因文庫的構(gòu)建方法:①：直接分離法(鳥槍法)基因組DNA文庫的構(gòu)建cDNA文庫的構(gòu)建②反轉(zhuǎn)錄法：第6頁/共58頁①概念：PCR全稱為_______________，是一項在生物____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù)③條件：___________、_______________、___________、___________

.

②原理：__________聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體外特定DNA片段DNA雙鏈復(fù)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擴增目的基因第7頁/共58頁④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(fù)性55℃-60℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)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鏈第8頁/共58頁3.人工合成：——根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列推測推測目的基因化學(xué)合成第9頁/共58頁二、基因表達載體的構(gòu)建——核心第10頁/共58頁質(zhì)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:第11頁/共58頁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(wù)嗎？2、基因表達載體的作用第12頁/共58頁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(biāo)記基因位于基因的首端,是mRNA結(jié)合位點位于基因的末端,終止轉(zhuǎn)錄檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞第13頁/共58頁常用的受體細胞：

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?qū)胧荏w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?qū)胧荏w細胞第14頁/共58頁1、將目的基因?qū)胫参锛毎俎r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法②基因槍法③花粉管通道法2、將目的基因?qū)雱游锛毎@微注射技術(shù)：將基因表達載體提純，用顯微儀注射到受精卵中第15頁/共58頁3、導(dǎo)入微生物細胞①原核生物特點：繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)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②方法：第16頁/共58頁四、目的基因的檢測與鑒定檢測①導(dǎo)入檢測：目的基因是否導(dǎo)入受體細胞方法——DNA分子雜交②表達檢測轉(zhuǎn)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第17頁/共58頁1．下列有關(guān)基因工程技術(shù)的正確敘述是（）A．重組DNA技術(shù)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(zhì)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(xué)家運用基因工程技術(shù)將人胰島素基因與大腸桿菌的質(zhì)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(zhì)粒DNA結(jié)合的位置，它們彼此能結(jié)合的依據(jù)是（）A．基因自由組合定律 B．半保留復(fù)制原則C．基因分離定律 D．堿基互補配對原則D

第18頁/共58頁3．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)。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(fù)性（引物與DNA模板鏈結(jié)合）→72℃下引物鏈延伸（形成新的脫氧核苷酸鏈）。下列有關(guān)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(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)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D．PCR與細胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶的最適溫度較高C

第19頁/共58頁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(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是A．540個B．7560個C．8100個 D．17280個C第20頁/共58頁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(xué)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(yīng)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(yīng)D．治療“非典”利用的是DNA分子雜交原理B第21頁/共58頁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(fù)雜的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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：⑴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(gòu)建。⑵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(dǎo)入酵母菌DNA分子雜交

抗原一抗體雜交

第22頁/共58頁8.利用動物乳腺生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)稱為動物乳腺反應(yīng)器技術(shù)2005年我省青島“嶗山奶山羊乳腺生物反應(yīng)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Ⅲ等醫(yī)藥產(chǎn)品，造福人類健康。下圖為利用生物技術(shù)獲得生物這一新品種和抗蟲棉的過程，據(jù)圖回答：⑴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，①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

第23頁/共58頁⑵在研究過程中，研究人員首先從相關(guān)基因組中獲取了目的基因，并采用____

技術(shù)對目的基因進行了擴增，然后將目的基因與質(zhì)粒等載體組合形成了重組載體。在重組載體的構(gòu)建過程中需要的工具酶有___________________⑶基因表達載體的構(gòu)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?

。⑷將目的基因?qū)胧荏w細胞的過程中，在③過程中一般是采用

，在②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(biāo)記基因農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

顯微注射技術(shù)

受精卵第24頁/共58頁⑸由于轉(zhuǎn)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(jié)果是什么?⑹要確定目的的基因（抗蟲基因）導(dǎo)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(zhuǎn)基因羊的乳汁中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)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(zhuǎn)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

第25頁/共58頁基因工程的應(yīng)用第26頁/共58頁將

基因與

等調(diào)控組件重組在一起，通過

等方法，導(dǎo)入哺乳動物的

中，將其送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)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(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。

藥物蛋白乳腺蛋白基因的啟動子顯微注射受精卵第27頁/共58頁繼哺乳動物乳腺發(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(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)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?qū)胄∈笫荏w細胞，常用方法是___________。（2）進行基因轉(zhuǎn)移時，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入_______中，原因是_____________。（3）通常采用_______

技術(shù)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(yīng)器時，應(yīng)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(yīng)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(yīng)的組織細胞中表達DNA分子雜交膀胱上皮細胞第28頁/共58頁1、基因治療概念：基因治療

把正?；?qū)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?qū)胗谢蛉毕莸募毎校瑥亩_到治療疾病的目的）2、實例：

將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。對嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥的治療第29頁/共58頁3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者肺組織）4、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段第30頁/共58頁1.美國科學(xué)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

第31頁/共58頁2.下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是（）A．基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；駼．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(zhuǎn)移到鲇魚的受精卵中，從而鲇魚比同類個體大3～4倍，此項研究遵循的原理是（）A．基因突變，DNA→RNA→蛋白質(zhì)B．基因工程，DNA→tRNA→蛋白質(zhì)C．細胞工程，DNA→RNA→蛋白質(zhì)D．基因重組，DNA→RNA→蛋白質(zhì)D

第32頁/共58頁4.基因工程技術(shù)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?qū)胫参铮ㄈ缣鸩?、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。⑴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：①

②

，③

，④

。⑵基因表達的含義

。⑶寫出酶基因在植物體內(nèi)的表達過程：⑷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(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因檢測與鑒定

基因控制合成相關(guān)蛋白質(zhì)

限制酶DNA連接酶

載體第33頁/共58頁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(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的白細胞中，再將這些轉(zhuǎn)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。⑴該病治療運用了基因工程技術(shù)，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

。⑵將轉(zhuǎn)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(zhì)的兩個基本步驟是

和

。⑶人的腺苷脫氨酶基因與胰島素基因相比，其主要差別是

；⑷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(zhuǎn)錄

翻譯

堿基排列順序不同

基因治療

第34頁/共58頁蛋白質(zhì)工程的崛起

第35頁/共58頁一、蛋白質(zhì)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(zhì)。這些天然蛋白質(zhì)是生物在長期進化過程中形成的,它們的結(jié)構(gòu)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。第36頁/共58頁二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1、蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)

根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計。2、天然蛋白質(zhì)的合成過程DNA（基因）轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯蛋白質(zhì)基因→表達（轉(zhuǎn)錄和翻譯）→形成氨基酸序列的多肽鏈→形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)→行使生物功能第37頁/共58頁３、蛋白質(zhì)工程的基本途徑預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）第38頁/共58頁4、蛋白質(zhì)工程的概念是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。第39頁/共58頁5、蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，是包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域。基因工程是通過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?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(zhì)。第40頁/共58頁1.蛋白質(zhì)工程制造的蛋白質(zhì)是（）A、天然蛋白質(zhì)B、稀有蛋白質(zhì)C、自然界中不存在的蛋白質(zhì)D、肌肉蛋白C2.蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子進行設(shè)計時，主要包括哪幾種？（）①進行少數(shù)氨基酸的替換②對不同來源的蛋白質(zhì)的拼接③從氨基酸的排列順序出發(fā)設(shè)計全新的蛋白質(zhì)④直接改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)A、①② B、①②③C、②③④D、①②④B

第41頁/共58頁識別雙鏈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(jié)果：形成兩種末端“分子手術(shù)刀”

——限制酶黏性末端平末端第42頁/共58頁GAATTCGCTTAAAATTCG限制酶切割ＤＮＡ分子示意圖CTTAAG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。黏性末端黏性末端第43頁/共58頁什么叫平末端？第44頁/共58頁1、下列關(guān)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第45頁/共58頁2.右圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，對該圖的正確描述是A．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸B．解旋酶作用的部位是⑨C．某限制性核酸內(nèi)切酶可選擇⑨處作為切點D．DNA連接酶可連接⑩處斷裂的化學(xué)鍵ABD第46頁/共58頁3.限制性核酸內(nèi)切酶I的識別序列和切點是一G↓GATCC一，限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點是一↓GATC一。在質(zhì)粒上有酶I的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有一個酶Ⅱ的切點。⑴請畫出質(zhì)粒被限制性核酸內(nèi)切酶I切割后所形成的黏性末端。⑵請畫出目的基因兩側(cè)被限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。

第47頁/共58頁⑶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

⑷基因工程中，如果要把相應(yīng)的黏性末端連起來，要用__________酶。DNA連接第48頁/共58頁“分子縫合針”

—ＤＮＡ連接酶

１.作用：連接磷酸二酯鍵,而不是氫鍵。第49頁/共58頁E.coliDNA連接酶：連接黏性末端T4DNA連接酶：連接黏性末端和平末端２.DNA連接酶