生物《基因工程》复习课件.ppt

,热 点 提 示,1.,基,因工程的实质,2.,基因工程操作的四步曲及其操作实例,3.,基因工程在农业、医药生产、疾病诊断和治疗中的应用,4.,蛋白质工程的一般操作过程,答案：,DNA,重,组体外,DNA,重组转基因遗传特性生物类型生物产品限制酶,(,限制性核酸内切酶,),某种特定核苷酸序列特定部位的磷酸二酯键 黏性末端 平末端,答案：,DNA,连,接酶 磷酸二酯键 质粒 小型双链环状,DNA,限制酶 复制并稳定保存 标记基因,噬菌体的衍生物,答案：,农杆菌转化法,显微注射法,插入了目的基因,转录出了,mRNA,将目的基因导入受体细胞（转化）,想一想：,什么叫基因文库？建立基因文库有什么意义？,答案：,将含有某种生物不同基因的许多,DNA,片段，导入受体细菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。建立基因文库，便于随时获取目的基因。,看一看,：,某研究小组在利用基因工程改造棉花时，发现转入的目的基因始终不表达，其原因可能是什么？,答案：,构建基因表达载体时，可能没有加入启动子。,抗,病,抗逆,生长速度,品质,药物,器官移植,想一想：,基因治疗是针对什么样的病进行的？,答案：,基因治疗一般针对很难用一般药物进行治疗的由基因异常引起的 遗传病。,答案：,蛋,白质 蛋白质 氨基酸 脱氧核苷酸,1,与,DNA,分子相关的酶,(1),几种酶的比较,种类,项目,限制酶,DNA,连,接酶,DNA,聚合酶,解旋酶,作用底物,DNA,分子,DNA,分子,片段,脱氧核苷酸,DNA,分子,作用部位,磷酸二,酯键,磷酸二,酯键,磷酸二,酯键,碱基对间,的氢键,作用特点,切割目的基因及载体，能专一性识别双链,DNA,分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开,将双链,DNA,片段,“,缝合,”,起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上,将,DNA,两条链之,间的氢键,打开,作用结果,形成黏性末端或平末端,形成重组,DNA,分子,形成新的,DNA,分子,形成单链,DNA,分子,(2),限制酶与,DNA,连接酶的关系,限制酶不切割自身,DNA,的原因是：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。,DNA,连接酶起作用时不需要模板。,2,载体,(1),作用,作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。,利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。,(2),具备的条件,能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。,有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。,具有特殊的标记基因，以便进行筛选。,(3),种类,质粒：一种祼露的、结构简单、独立于细菌拟核,DNA,之外，能够自我复制的很小的双链环状,DNA,分子。,噬菌体的衍生物。,动植物病毒。,特别提醒：,一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。,限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。,1,下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，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影响,C,限制性内切酶能识别和切割,RNA,D,限制性内切酶可从原核生物中提取,解析：,考查基因工程中工具酶的有关知识。大部分酶的化学成分是蛋白质，少数酶的化学成分是,RNA,。酶的活性受到温度和,pH,的影响；限制性内切酶的特点是能识别双链,DNA,中特定的核苷酸序列，可在特定的位点进行切割；限制性内切酶主要是从原核生物体内分离出来的。,答案：,C,2,(2010,潍坊模拟,),质,粒作为,“,分子运输车,”,的条件是,(,),能够自我复制,双链环状,DNA,分子,有多个限制酶切点,有标记基因,真核细胞中没有,A,B,C,D,解析：,载体具备的条件是：能自我复制；有标记基因；最好有多个限制酶切点；能在宿主细胞内稳定存在并大量复制。,答案：,C,基因工程技术生产凝乳酶的过程,1,基因工程的操作程序分析,(1),目的基因的获取途径,从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因组文库或,cDNA,文库中获取。,人工合成目的基因,常用的方法有反转录法和化学合成法。,利用,PCR,技术扩增目的基因,通过,PCR,技术可对已获取的目的基因进行扩增，以获取大量的目的基因。,特别提醒：,插入的目的基因的表达需要调控序列，因而用作载体的质粒的插入基因部位之前需有启动子，之后需有终止子。,两次使用的限制酶为同一种酶，这样形成的黏性末端碱基之间互补，便于连接。,(2),基因表达载体的构建,(3),将目的基因导入受体细胞转化,生物种类,植物细胞,动物细胞,微生物细胞,常用方法,农杆菌转化法,显微注射技术,Ca,2,处理法,受体细胞,体细胞,卵裂,原核细胞,转化过程,将目的基因插入,Ti,质粒的,T-DNA,上,农杆菌,导入植物细胞,整合到受体细胞的,DNA,上,表达,将含有目的基因的表达载体提纯,取卵,(,卵裂,),显微注射,卵裂发育,获得具有新性状的动物,Ca,2,处理细胞,感受态细胞,重组表达载体,DNA,分子与感受态细胞混合,感受态细胞吸收,DNA,分子,(4),目的基因的检测与鉴定,类型,检测内容,方法,结果显示,分子检测,导入检测,目的基因是否进入受体细胞,DNA,分子杂交,(DNA,和,DNA,之间,),杂交带,转录,检测,目的基因是否转录出,mRNA,分子杂交,(DNA,和,mRNA,之间,),杂交带,翻译,检测,目的基因是否翻译成蛋白质,抗原,抗体杂交,杂交带,个体水,平检测,包括做抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；对基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较，以确定功能活性是否相同,2.,基因工程与蛋白质工程的比较,项目,区别,与联系,蛋白质工程,基因工程,区别,过程,预期蛋白质功能,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列,获取目的基因,构建基因表达载体,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,实质,定向改造或生产人类所需的蛋白质,定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品,结果,可生产自然界没有的蛋白质,只能生产自然界已有的蛋白质,联系,(1),蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程,(2),基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造,3,(2010,南通调研,),下,列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是,(,),A,需要限制酶和,DNA,连接酶,B,必须在细胞内进行,C,抗生素抗性基因可作为标记基因,D,启动子位于目的基因的首端,解析：,基因表达载体是目的基因与载体的结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用,DNA,连接酶将相同的末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载体包括启动子,(,位于基因首端使转录开始,),、终止子、目的基因和标记基因。,答案：,B,4,(2010,南京调研,),下,列关于蛋白质工程的说法，正确的是,(,),A,蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,B,蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子,C,对蛋白质的改造是通过直接改造相应的,mRNA,来实现的,D,蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的,解析：,蛋白质工程通过对基因改造实现对蛋白质的改造；蛋白质工程可生产自然界中没有的蛋白质。,答案：,B,【,例,1】(2009,江苏高考,),苏,云金杆菌,(Bt),能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转,Bt,毒素蛋白基因植物的培育过程示意图,(,amp,r,为抗氨苄青霉素基因,),，据图回答下列问题。,(1),将图中,的,DNA,用,Hind,、,Bam,H,完全酶切后，反应管中有,_,种,DNA,片段。,(2),图中,表示,Hind,与,Bam,H,酶切、,DNA,连接酶连接的过程，此过程可获得,_,种重组质粒；如果换用,B,st,与,B,am,H,酶切，目的基因与质粒连接后可获得,_,种重组质粒。,(3),目的基因插入质粒后，不能影响质粒的,_,。,(4),图中的,Ti,质粒调控合成的,vir,蛋白，可以协助带有目的基因的,T-DNA,导入植物细胞，并防止植物细胞中,_,对,T-DNA,的降解。,(5),已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞,_,。,(6),生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的,_,基因频率的增长速率。,思路点拨：,本题考查基因工程的相关知识。,(1),由于上述两种酶形成的末端不一样，所以被两种不同的限制酶切割之后所形成的片段有,AA,、,AB,、,BA,、,BB,四种切法形成的四种片段。,(A,表示,H,ind,，,B,表示,B,am,H,)(2),同时被两种限制酶切割有两种不同的目的基因，即,AB,和,BA,，所以重组质粒有两种。,B,st,与,B,am,H,酶切割的末端一样，同时用这两种限制酶切割只能形成一种目的基因，所以只能形成一种重组质粒。,(3),质粒要进行复制才能更多地表达出产物，所以重组之后要能复制。,(4),酶具有专一性，对,TDNA,的降解酶为,DNA,水解酶。,(5),生物的细胞表面的受体具有特异性，人类肠上皮细胞没有昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，所以该毒素蛋白对人类的风险相对较小。,(6),自然选择是普遍存在的，纯种种植自然选择会使害虫抗性基因频率快速增长。所以混合种植可降低害虫的抗性基因频率的增长速率。,答案：,(1)4,(2)2,1,(3),复,制,(4)DNA,水解酶,(5),表面无相应的特异性受体,(6),抗性,【,例,2】(2009,广东高考,)(1),饲,料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的,_,，然后改变植酸酶的,_,，从而得到新的植酸酶。,(2),培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是,_,。请简述获得转基因植株的完整过程。,(3),为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过,_,转入猪的卵裂中。该卵裂培养至一定时期后可通过,_,方法，从而一次得到多个转基因猪个体。,(4),若这些转基因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？,思路点拨：,(1),蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质的功能出发推测出蛋白质的结构，从而推测出相应的氨基酸序列，再对基因进行改造从而得到新的蛋白质，而不能直接改造蛋白质，因为它不能遗传。,(2),基因导入植物细胞常用的方法叫农杆菌转化法。转基因植株培育的完整过程必须包含四个步骤，即基因工程的四个操作步骤。,(3),导入动物细胞的方法叫显微注射法，想得到多个具有相同遗传物质的个体的方法是胚胎分割移植。,(4),转基因生物进入生态环境，对生态环境的影响应从正反两方面评价，只要答案合理就可以。,答案：,(1),空,间结构氨基酸序列,(2),农杆菌转化法外源植酸酶基因,农杆菌,大豆细胞,大豆植株再生,鉴定,(3),显微注射法胚胎分割移植,(4),减少环境中磷的污染，但基因可能扩散到环境中。,