专题基因工程.pptx

操作环境：操作环境：操作对象：操作对象：操作水平：操作水平：实质：实质：结果：结果：生物体外生物体外基因基因DAN分子水平分子水平基因重组基因重组新的生物类型或生物产品新的生物类型或生物产品1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具1.1.需要基因的剪刀需要基因的剪刀限制性核酸内切酶。限制性核酸内切酶。2.2.需要基因的针线需要基因的针线DNADNA连接酶。连接酶。3.3.需要基因的运输工具需要基因的运输工具运载体。运载体。识别识别识别识别_序列序列序列序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的间的间的间的_断开。断开。断开。断开。主要是从主要是从主要是从主要是从原核生物原核生物原核生物原核生物中分离纯化出来的一中分离纯化出来的一中分离纯化出来的一中分离纯化出来的一类酶。类酶。类酶。类酶。4000种。种。1.来源：来源：2.种类：种类：3.作用：作用：5.结果：结果：形成两种末端形成两种末端形成两种末端形成两种末端黏性末端黏性末端平末端平末端一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶-“剪刀剪刀”：双链双链双链双链DNA DNA 分子的某种特定的核苷酸分子的某种特定的核苷酸分子的某种特定的核苷酸分子的某种特定的核苷酸磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键4.4.识别的序列：识别的序列：大多由大多由_个核苷酸组成，少数由个核苷酸组成，少数由 4 4、5 5或或8 8个核苷酸组成个核苷酸组成6限制限制限制限制酶酶酶酶同种限制酶切出的黏性末端相同同种限制酶切出的黏性末端相同同种限制酶切出的平末端也相同同种限制酶切出的平末端也相同-C-A-G-T-T-C-C-A A-G-G-T-T-G-A-C-下列黏性末端是否属于同一种限制酶切割形成的？下列黏性末端是否属于同一种限制酶切割形成的？1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：两类两类Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶 磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝隙之间的缝隙“缝合缝合”起来。起来。二、二、DNA连接酶连接酶“针线针线”氢键氢键自动生成自动生成三、基因的运载体三、基因的运载体2、运载体的种类：、运载体的种类：（1）质粒质粒 质粒是一种裸露的、结构简单、独立于核质粒是一种裸露的、结构简单、独立于核DNA之外能之外能自我复制自我复制的很小的的很小的双链环状双链环状DNA分子。分子。（2）噬菌体噬菌体（3 3）某些动植物）某些动植物病毒病毒将外源基因送入受体细胞将外源基因送入受体细胞1、运载体的作用：、运载体的作用：天然质粒能否直接用于基因工程操作中？天然质粒能否直接用于基因工程操作中？复制原点：复制原点：能能复制并带着插复制并带着插入的目的基因入的目的基因一起复制一起复制限制酶切位限制酶切位点：点：有一至有一至多个种多个种标记基因：标记基因：用用来检测目的基来检测目的基因是否导入受因是否导入受体细胞，将含体细胞，将含有目的基因的有目的基因的受体细胞筛选受体细胞筛选出来。出来。P11以以质粒质粒为例，了解运载体的特点为例，了解运载体的特点天然质粒一般不能直接用于基因工程操作中！天然质粒一般不能直接用于基因工程操作中！以以质粒质粒为例，了解运载体的特点为例，了解运载体的特点1、小型、裸露小型、裸露DNA2、有一个至多个限制酶切割位点有一个至多个限制酶切割位点3、能在受体细胞内稳定存在并复制能在受体细胞内稳定存在并复制4、有标记基因有标记基因天然质粒一般不能直接用于基因工程操作中！天然质粒一般不能直接用于基因工程操作中！1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因的获取、从基因文库中获得从基因文库中获得1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因的获取、利用利用PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因变性变性变性变性复性复性复性复性延伸延伸延伸延伸、人工合成人工合成1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序2、基因表达载体的构建基因表达载体的构建1、目的基因的获取目的基因的获取【点拨点拨】启动子、终止子与起始密码子、终止密码子不启动子、终止子与起始密码子、终止密码子不同：启动子、终止子在同：启动子、终止子在DNA DNA 上上,在遗传信息转录时起调在遗传信息转录时起调控作用；而起始密码子、终止密码子在控作用；而起始密码子、终止密码子在mRNAmRNA上上,在翻译在翻译时起作用时起作用,决定翻译的开始和结束。决定翻译的开始和结束。1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因的获取2、基因表达载体的构建基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞转化转化固定固定固定固定吸管吸管吸管吸管1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因的获取2、基因表达载体的构建基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞转化转化4、目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定杂交带杂交带：将待测的：将待测的DNA样品酶切后，电泳处理，样品酶切后，电泳处理，不同大小的片段分离，形成一条条层带（看不不同大小的片段分离，形成一条条层带（看不见），然后用醋酸纤维膜吸附，通过化学处理，见），然后用醋酸纤维膜吸附，通过化学处理，再用放射性探针涂布、洗脱。探针就保留在该再用放射性探针涂布、洗脱。探针就保留在该片段所在的层带。然后采用放射自显影技术，片段所在的层带。然后采用放射自显影技术，即含溴化银的乳胶（好像和胶卷显影一个原理）即含溴化银的乳胶（好像和胶卷显影一个原理）涂布，黑暗摆放，放射性元素衰变放射出的伽涂布，黑暗摆放，放射性元素衰变放射出的伽马射线使探针存在的层带呈现黑色，这些黑色马射线使探针存在的层带呈现黑色，这些黑色层带即杂交带。层带即杂交带。1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因的获取2、基因表达载体的构建基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞转化转化4、目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因的获取2、基因表达载体的构建基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞转化转化4、目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定如何让一头奶牛产生含有人的生长激素的牛如何让一头奶牛产生含有人的生长激素的牛奶，说出相关步骤奶，说出相关步骤提取人的生长激素基因提取人的生长激素基因构建人的生长激素构建人的生长激素基因表达载体基因表达载体将人的生长激素基因导入奶将人的生长激素基因导入奶牛的受精卵牛的受精卵人生长激素基因的检测与鉴定人生长激素基因的检测与鉴定【高考警示钟高考警示钟】1.1.目的基因的插入位点不是随意的目的基因的插入位点不是随意的基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。插入到启动子与终止子之间的部位。2.2.基因工程操作过程中只有第三步基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受将目的基因导入受体细胞体细胞)没有碱基互补配对现象没有碱基互补配对现象第一步存在逆转录法获得第一步存在逆转录法获得DNADNA，第二步存在黏性末端连，第二步存在黏性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。6.关于现代生物技术相关知识的叙述，正确的是：关于现代生物技术相关知识的叙述，正确的是：A、限制酶只能识别并作用于特定的、限制酶只能识别并作用于特定的DNA分子，分子，体现了酶的专一性体现了酶的专一性B、基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进、基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的行的C、用限制酶切割一个、用限制酶切割一个DNA分子，获得一个目的分子，获得一个目的基因，同时有两个磷酸二酯键被水解基因，同时有两个磷酸二酯键被水解D、在构建基因表达载体的过程中，通常要用同、在构建基因表达载体的过程中，通常要用同种限制酶切割质粒和目的基因，以得到相同的黏种限制酶切割质粒和目的基因，以得到相同的黏性末端，便于目的基因与运载体的结合性末端，便于目的基因与运载体的结合1.3 基因工程的应用基因工程的应用用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物 乳腺生物反应器乳腺生物反应器用转基因动物作器官移植供体用转基因动物作器官移植供体 避免免疫排斥避免免疫排斥工程菌生产药物工程菌生产药物干扰素干扰素基因治疗基因治疗2.2.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是下列关于基因工程应用的叙述，正确的是()()A.A.我国的转基因抗虫棉转入的抗虫基因是我国的转基因抗虫棉转入的抗虫基因是BtBt毒蛋白毒蛋白基因基因B.B.利用乳腺生物反应器能够获得一些重要医药产品，利用乳腺生物反应器能够获得一些重要医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因转入了动物的乳腺细胞中因转入了动物的乳腺细胞中C.C.由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用D.D.为培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂为培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体基因时只能以受精卵为受体受精卵受精卵受精卵受精卵糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白无内质网和高尔基体无内质网和高尔基体无内质网和高尔基体无内质网和高尔基体植物细胞都具有全能性植物细胞都具有全能性植物细胞都具有全能性植物细胞都具有全能性10.10.下列有关基因工程的相关叙述中，正确的是下列有关基因工程的相关叙述中，正确的是(双选双选)A.A.基因治疗就是去除生物体细胞中有缺陷的突变基因基因治疗就是去除生物体细胞中有缺陷的突变基因B.B.运载体上抗性基因的存在有利于对运载体是否导入运载体上抗性基因的存在有利于对运载体是否导入受体细胞进行检测受体细胞进行检测C.C.在基因工程操作中，必须用同种限制性核酸内切酶在基因工程操作中，必须用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒切割目的基因和质粒D.D.转基因技术造成的变异，实质上相当于人为的基因转基因技术造成的变异，实质上相当于人为的基因重组，却产生了定向变异重组，却产生了定向变异基因治疗基因治疗:将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗目的因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗目的 标记基因标记基因只要目的基因和质粒获得的末端能互补就能连接只要目的基因和质粒获得的末端能互补就能连接-C-A-G-T-T-C-C-A A-G-G-T-T-G-A-C-1.4 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由改造改造干扰素（半胱氨酸）干扰素（半胱氨酸）体外很难保存体外很难保存干扰素（丝氨酸）干扰素（丝氨酸）体外可以保存半年体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）改造改造改造改造天冬氨酸激酶（异亮氨酸）天冬氨酸激酶（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍1.基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。2.天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。却不一定完全符合人类生产和生活的需要。却不一定完全符合人类生产和生活的需要。却不一定完全符合人类生产和生活的需要。2、蛋白质工程的原理：、蛋白质工程的原理：基因改造基因改造【典例训练典例训练2 2】(2011(2011茂名模拟茂名模拟)下列关于蛋白质工程下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是和基因工程的比较，不合理的是A.A.基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质新的蛋白质B.B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成C.C.当得到可以在当得到可以在-70-70条件下保存半年的干扰素后，在条件下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、相关酶、氨基酸和适宜的温度、pHpH条件下，干扰素可以条件下，干扰素可以大量自我合成大量自我合成D.D.基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的例题例题.(.(双选双选)下列有关蛋白质工程的说法正下列有关蛋白质工程的说法正确的是确的是()()A.A.蛋白质工程也需构建基因表达载体蛋白质工程也需构建基因表达载体B.B.通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然的蛋白质天然的蛋白质C.C.蛋白质工程需要限制酶和蛋白质工程需要限制酶和DNADNA连接酶连接酶D.D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的白质的2.2.如图表示蛋白质工程的操作过程，下列说法不正确如图表示蛋白质工程的操作过程，下列说法不正确的是的是()()A.A.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作的工作B.B.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术生物工程技术C.aC.a、b b过程分别是转录、翻译过程分别是转录、翻译D.D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因2.(20112.(2011茂名模拟茂名模拟)科学家为提高玉米中赖氨酸的科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划将天冬氨酸激酶的第含量，计划将天冬氨酸激酶的第352352位的苏氨酸变成位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶的第异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶的第104104位的天位的天冬酰胺变成异亮氨酸，变化后就可以使玉米叶片和冬酰胺变成异亮氨酸，变化后就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高种子中的游离赖氨酸含量分别提高5 5倍和倍和2 2倍，该生倍，该生物技术为物技术为()()A.A.基因工程基因工程 B.B.蛋白质工程蛋白质工程C.C.诱变育种诱变育种 D.D.细胞工程细胞工程【解析解析】选选B B。（20112011海南生物卷）海南生物卷）回答有关基因工程的问题：回答有关基因工程的问题：1.1.构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割割DNADNA后，可能产生粘性末端，也可能产生后，可能产生粘性末端，也可能产生_ _平平_ _ _末端。末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生接，则应选择能使二者产生_ _相同相同_ _（相同，不同）粘（相同，不同）粘性末端的限制酶。性末端的限制酶。（2011上海生命科学卷上海生命科学卷)57基因工程中使用的限制基因工程中使用的限制酶，其特点是酶，其特点是:特异性地识别和切割特异性地识别和切割DNA序列（序列（1分）分）1.1.利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是提供提供RNA聚合酶特异性识别结合位点，驱动基因转录聚合酶特异性识别结合位点，驱动基因转录。在。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用用表达载体转化大肠杆菌时，常用CaCa2+2+处理大肠杆菌，处理大肠杆菌，以利于表达载体进入：为了检测胰岛素基因是否转录出以利于表达载体进入：为了检测胰岛素基因是否转录出了了mRNAmRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNAmRNA杂交，杂交，该杂交技术称为该杂交技术称为DNADNARNARNA分子杂交分子杂交。为了检测胰岛素基。为了检测胰岛素基因转录的因转录的mRNAmRNA是否翻译成是否翻译成胰岛素原（蛋白质）胰岛素原（蛋白质）_ _，常用，常用抗原抗原-抗体杂交技术。抗体杂交技术。2.2.如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌先要将目的基因插入农杆菌TiTi质粒的质粒的T TDNADNA_ _中，然后中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过用该农杆菌感染植物细胞，通过DNADNA重组将目的基因插重组将目的基因插入植物细胞的入植物细胞的染色体染色体DNADNA_ _上。上。基基因因工工程程基本基本工具工具分子手术刀：分子手术刀：分子缝合针：分子缝合针：分子运输车：分子运输车：限制性核酸内切酶（来源、作用、结果）限制性核酸内切酶（来源、作用、结果）DNA连接酶（分类、作用）连接酶（分类、作用）运载体（载体类型、条件）运载体（载体类型、条件）基基因因操操作作程程序序目的基因的获取目的基因的获取从基因文库中获取从基因文库中获取用用PCR技术扩增技术扩增基因组文库基因组文库cDNA文库文库原理原理大致过程大致过程基因表达载体的构建基因表达载体的构建构建目的构建目的构建零件及作用构建零件及作用目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞导入植物细胞的方法导入植物细胞的方法导入动物细胞的方法导入动物细胞的方法导入微生物细胞的方法导入微生物细胞的方法应用应用目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定分子水平的检测分子水平的检测个体生物学水平的鉴定个体生物学水平的鉴定2.2.限制酶的作用实际上就是使限制酶的作用实际上就是使DNADNA上某些化学键断上某些化学键断开，一种能对开，一种能对GAATTCGAATTC专一识别的限制酶，断开的专一识别的限制酶，断开的化学键是化学键是()()A.GA.G与与A A之间的键之间的键B.GB.G与与C C之间的键之间的键C.AC.A与与T T之间的键之间的键D.D.磷酸与脱氧核糖之间的键磷酸与脱氧核糖之间的键 T A12345123452.(20112.(2011福州模拟福州模拟)据图所示，有关工具酶功能的叙述据图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是不正确的是()()A.A.限制性内切酶可以切断限制性内切酶可以切断a a处，处，DNADNA连接酶可以连接连接酶可以连接a a处处B.DNAB.DNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a a处处C.C.解旋酶可以使解旋酶可以使b b处解开处解开D.D.连接连接c c处的酶可以为处的酶可以为DNADNA连接酶连接酶4.(4.(双选双选)质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上的标记基因如图所示，通过多细菌体内。某细菌质粒上的标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因标记基因可以推知外源基因(目的基因目的基因)是否转移成功。是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上生长情况也外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上生长情况也不同，图示外源基因在质粒中可插入的位置有不同，图示外源基因在质粒中可插入的位置有a a、b b、c c三三点。某同学根据实验现象对其插入的点。某同学根据实验现象对其插入的位点进行分析，其中分析正确的位点进行分析，其中分析正确的是是()()氨氨氨氨四四四四3.(20103.(2010江苏高考江苏高考)下表中列出了几种限制酶识别序下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图列及其切割位点，图1 1、图、图2 2中箭头表示相关限制酶的中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：酶切位点。请回答下列问题：金榜金榜1801801.1.下列关于基因工程的说法中，正确的是下列关于基因工程的说法中，正确的是()()A.A.基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的B.B.目前基因工程所有的目的基因都是从供体细胞中目前基因工程所有的目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的直接分离得到的C.C.只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功表达基因一定能成功表达D.D.基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生物性状物性状