考点1基因工程原理及特点.ppt

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1、考点1:基因工程原理及特点,外源基因在受体细胞中能够表达.原因:(1)不同生物间DNA分子的结构基本相同;(2)不同生物进行基因表达时都遵循“中心法则”；(3)所有生物共用一套遗传密码,专题1 基因工程,1.人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是_.2.为什么羊乳能分泌人体蛋白质，原因是_.,不同生物DNA分子的结构基本相同,因为生物界共用一套遗传密码,不同生物进行基因表达时都遵循“中心法则”,切取某动物合成生长激素的基因，用某方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，从而使鲇鱼比同类个体大了34倍，此项研究遵循的原理是（）,D,利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列

2、各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 双选()A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B大肠杆菌中检测到人胰岛素C山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白,基因工程育种优点:(1)与杂交育种相比:(2)与诱变育种相比:基因工程育种原理:,基因重组,克服远缘杂交不亲和的障碍;,定向改造生物遗传特性;,考点2:基因工程的工具,注:载体属于工具,不属于工具酶.,填写创新P214页,据图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是(),A.限制性核酸内切酶可以切断a处B.DNA聚合酶可以连接a处C.解旋酶可以使b处解开D.DNA连接酶可以连接c处,D,提醒：.氢键的断裂需

3、要解旋酶的作用，而重新形成是自然形成的，不需要酶的作用。.DNA连接酶无识别的特异性，凡两个黏性末端(或平末端)能互补配对，DNA连接酶就能催化其“缝合”，重新形成DNA分子。,(2010苏州模拟)下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是(),A BC D,(2007全国）下列有关基因工程中限制内切酶的描述，错误的是A、一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B、限制性内切酶的活性受温度的影响C、限制性内切酶能识别和切割RNAD、限制性内切酶可从原核生物中提取,答案：C,下列所示的黏性末端是由几种限制

4、性核酸内切酶作用产生的()A.1种 B.2种 C.3种 D.4种,D,提醒：.不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端都相同；不同限制酶切割不同DNA分子也可以形成相同的黏性末端。,.限制酶对外不对内，主要切割外源，而对自身的不起作用，达到保护自身的目的；,（2013湛江二模）下图A为4种限制酶的识别序列和酶切位点，图B为含有荧光素酶基因的DNA片段及其具有的限制酶切点。若需利用酶切法获得荧光素酶基因，最应选择的限制酶是 _。,Msp,载体的类型有哪些？最常用的又是什么？,质粒(最常用）噬菌体的衍生物动植物病毒等,载体的化学本质是分子，噬菌体的衍生物、动植物病毒作运载体时，实质上是它们内

5、部的充当载体。,进入受体细胞能复制或整合到染色体DNA上随染色体同步复制,有切割位点（一个或多个）,标记基因:筛选含有目的基因的受体细胞,此质粒来自大肠杆菌-说明没有危害,最常用的载体：质粒,（真正用作载体的质粒，都必须在细胞外经人工改造）,考点3:基因工程的操作步骤,说出基因工程的基本操作步骤？核心步骤是？哪几步用到了限制酶，又有哪几步涉及碱基互补配对？,1、从基因文库中获取(适用于目的基因序列为末知情况）,2、利用PCR技术扩增（适用于目的基因的序列为已知且基因比较大）,3、人工合成(化学方法)(基因比较小，序列已知),一、获取目的基因,1.下列获取目的基因的方法中需要模板链的是()从基因

6、组文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因反转录法通过DNA合成仪利用化学方法人工合成A.B.C.D.,区别：基因组文库、cDNA文库、基因库,基因组文库：包含了某种生物全部基因。cDNA文库：只包含某种生物的部分基因。基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。,（2014湛江一模2）下列有关叙述正确的是A人类基因组计划是从分子水平研究人类遗传物质的系统工程B人类基因组计划只需测定人的1个染色体组的基因序列C人类的基因组文库只包含一个城市中全部人的全部基因D人类的基因库仅含有男性的全部基因,区别启动子和起始密码、终止子与终止密码,启动子、终止子是属于基因的结构,启动

7、子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，它驱动基因转录出mRNA,终止子位于基因的尾端，使转录在所需要地方停止下来。,起始密码和终止密码是位于mRNA上，起始密码位于mRNA的首端，它驱动mRNA翻译成多肽链，终止密码位于mRNA的尾端，使翻译停止。,二、构建基因表达载体,基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，原因是什么？,原因是该步骤决定目的基因进入受体细胞后是否能够稳定的存在、复制和表达。,质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表

8、中提供的细菌生长情况，推测三种重组后细菌的外源基因插入点。,是c；是b；是a,三.将目的基因导入受体细胞（转化）,植物细胞农杆菌转化法（双子叶、裸子植物）基因枪法（单子叶植物）花粉管通过道法（开花植物）动物细胞显微注射技术（导入受精卵）微生物（原核细胞）：Ca2+处理法,转化（P12）：将目的基因导入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。,注：受体细胞的种类植物：可以是受精卵、体细胞（可经组织培养成为完整个体）动物：受精卵（体细胞的全能性受到抑制）,1.抗虫棉的培养,1.获得抗虫基因主基要途径有哪些?若对目的基因进行大量扩增用什么技术?在基因表达载体中，Bt毒蛋白基因的首端必须含有

9、什么结构？基因表达载体构建中用到哪些工具？2.在培育转基因植物的过程中,抗卡那霉素基因常作为标记基因,则在培育愈伤组织的培养基中,除含有必要的营养物质、琼脂、激素外，还必须加入什么物质？,2.转基因动物,获得目的基因后，常利用技术将目的基因导入受精卵？载体上绿色荧光蛋白(GFP)基因的作用？基因表达载体d，除图中的标出部分外，还必须含有？,3、“工程菌”,(1)首先从口蹄疫病毒中提取合成病毒蛋白的RNA，原因是病毒蛋白质具有_特性，又不会使动物致病；(2)将重组质粒导入大肠杆菌前需先将大肠杆菌处理为_细胞。(3)为什么选择大肠杆菌作受体细胞？,抗原,感受态,四、分子水平检测与个体水平（检测）鉴

10、定,(1)分子水平检测法,检测DNA分子(基因)-检测RNA-检测蛋白质-,DNA分子杂交技术,分子杂交技术,抗原-抗体杂交,若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用的检测方法是_；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用_检测。可用大肠杆菌中表达的蛋白和康复病人血清进行_特异性反应实验。免疫学的检测H7N9禽流感病毒的方法的原理是 _技术。,DNA分子杂交技术,抗原抗体杂交,抗原抗体,抗原抗体杂交,为了检测抗虫棉是否具有抗虫能力，可采用的方法是？,对棉花叶子进行害虫的接种实验，观察害虫的存活情况。,为了检测杂种植株是否获得抗黑腐病菌的能力,可采用什么方法?,对杂种植株进行黑腐病菌的接种

11、实验，观察杂种植株的生长情况.,为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。,一定浓度盐水浇灌,（2014月考）为了确定耐受重金属的转基因植物是否成功，又要用_方法从个体水平鉴定植物对重金属的耐受性。,用含重金属的土壤种植转基因植物,1.(2012浙江)天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B,而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是()A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增基因BB.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC.利用DNA聚合酶将基因B

12、与质粒连接后导入玫瑰细胞D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞,2.(2011浙江高考)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子,3.（2010浙江高考T2）在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C.将重组DNA分子

13、导入烟草原生质体D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞,基因探针（基因芯片）,基因探针（基因芯片）,原理,DNA分子杂交技术,原理,碱基互补配对原则,1.基因探针（基因芯片）的作用（选修3P24）,基因芯片上成千上万的探针分子，与被检测的带有标记的基因样品，按照碱基互补配对原理进行杂交。基因芯片诊断技术特点：快速、高效、自动化。,2.作为基因探针应符合哪些条件？,应是单链，若是双链，必须先变性处理；应带有容易被检测的标记（荧光或放射性同位素）。,选修3P14：在含有目的基因的DNA片断上用放射性同位素或荧光分子等作探针。,DNA分子杂交技术：显示出杂交带,（2014月考）为了确定耐受重金属的

14、转基因植物是否成功，既要用放射性同位素标记的_作探针进行分子检测。,耐受重金属的基因,下列关于“基因探针”的叙述中，错误的是：A.基因探针的工作原理是碱基互补配对B.待测的DNA分子首先要解旋变为单链,才可用基因探针测序.C.待测的DNA分子可以直接用基因探针测序D.基因探针技术可用于疾病诊断和环境监测.,答案:C,以下关于基因芯片的说法不正确的是()A.利用的是分子杂交原理B.基因探针用同位素或荧光分子标记C.可进行遗传性疾病等疾病的诊断和治疗D.基因芯片在新药筛选、临床用药的指导等方面，也有重要作用,下列技术依据DNA分子杂交原理的是用DNA分子探针诊断疾病淋巴细胞与骨髓瘤细胞杂交快速灵敏

15、地检测饮用水中病毒含量目的基因与运载体结合形成重组DNA分子ABCD,形成重组DNA过程有碱基互补配对，但无依据DNA分子杂交原理。,北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具11个有氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强，下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是,A过程获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，C过程构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达,基因治疗,基因治疗是把正常基因导入病

16、人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。这是治疗遗传病的最有效的手段。,复合型免疫缺陷症,囊性纤维化病,(缺失腺苷酸脱氨酶基因),获取正常的治疗基因,构建表达载体,重组载体导入受体细胞,将含有正常基因的淋巴细胞回输给患者,基因治疗,1、体外基因治疗：复合型免疫缺陷症,(腺苷酸脱氨酶基因),（病毒作为载体）,(患者的T淋巴细胞）,患者体内合成腺苷酸脱氨酶,特点：操作复杂，但成功率较高,把正常基因导入经过改造的病毒载体,含正常基因的病毒载体进入患者的肺部组织,导入的基因产生了新的蛋白质,2、体内基因治疗：囊性纤维化病,特点：操作简单，成功率低,腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是

17、一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些淋巴细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，不正确的是()A.正常ADA基因替换了患者的缺陷基因B.正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能C.淋巴细胞需在体外扩增后再注射入患者体内D.腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病,易错提醒：.基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法，但由于人类尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理，基因治疗仅处于初期的临床试验阶段；.基因治疗只是导入正常的基因，并未替换原来的基因，原有的致病基因与导入的正常基因都能表

18、达。如果导入的正常基因是作为显性基因存在，则有疗效，也就是说，基因治疗只可治疗隐性遗传病。,（2006广东）下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（）A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C一种基因探针能检测水体中的各种病毒D原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良,食物安全性,生物安全性,环境安全性,转基因生物的安全性,(滞后反应、新的过敏原、营养成分改变）,(影响生物多样性、通过花粉扩散）,(影响生态系统和稳定性）,（2012江苏）下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是（）A种植转基因作物应与传统农业种植区隔离B转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体

19、细胞中C种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性D转基因植物的目的基因可能转入根际微生物,科学家发现栽种含有抗除草剂基因的农作物后，使其附近的、与其亲缘关系较近的野生植物也获得了抗除草剂基因。下列说法错误的是()A.野生植物通过自然杂交获得抗除草剂基因B.野生植物发生了基因突变C.基因工程会导致基因污染D.转基因生物会危及生态系统的稳定,B,基因污染是可以增殖扩散的,生物武器,1种类,无药可医,注：利用重组基因技术制造的全新致病毒或病菌比一般的生物武器的危害性大，其原因是,人类从来没有接触过这种致病菌,无药可医,1972年4月10日,苏联,美国,英国分别签署了;1998年11月

20、25日中国也加入了这一公约.,中国政府的态度：不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。,创新P396(2012江苏单科，32)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp、BamH、Mbo、Sma 4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C CGG、G GATCC、GATC、CCC GGG。请回答下列问题。,【典例1】,C CGG、G GATCC、GATC、CCC GGG。,Msp、BamH、Mbo、Sma,(2)若用限制酶Sma完全切割图1中DNA片段，产生的末端是_末端，其

21、产物长度为_。,C CGG、G GATCC、GATC、CCC GGG。,Msp、BamH、Mbo、Sma,(3)若图1中虚线方框内的碱基对被TA碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma完全切割，产物中共有_种不同长度的DNA片段。,(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是_。（5）在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加_的培养基进行培养,BamH,抗生素B,2.(2011浙江高考)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨

22、酶。下列叙述错误的是()A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子,蛋白质工程,1、概念(P27):蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。2、基本途径：P27,预期的蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质,三、蛋白质工程的基本原理,基因DNA,氨基酸序列多肽链,蛋白质三维结构,预期功能,生物功能,mRNA,转录,翻译,折叠,DNA合成,分子设计,中心法则,蛋白质工程,基因工程是蛋白质工程的关键技术，因此，蛋白质工程又被称为第二代基因工程。,从某海洋动物中获得一基因,其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1.目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物,首先要做的是A.合成编码目的肽的DNA片断B.构建含目的肽DNA片断的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽,