基因工程专题复习.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因工程专题复习,基因工程的基本操作程序,基因工程的基本操作程序主要包括,四个基本步骤：,1）目的基因的获取,2）基因表达载体的构建,3）将目的基因导入受体细胞,4）目的基因的检测与鉴定,一、目的基因的获取,(一)、目的基因主要是_,编码蛋白质的结构基因,（二）、获取目的基因的常用方法有哪些?,1、从基因文库中获取,2、利用PCR技术扩增,3、人工合成,1、从基因文库中获取目的基因,将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库.,基因文库,基因组文库,部分基因文库,（如:cDNA文库）,（1）.基因文库:,基因文库的构建方法:,：,直接分离法,(,鸟枪法,),基因组DNA文库的构建,cDNA文库的构建,反转录法：,3.人工合成：,根据已知的氨基酸序列合成DNA,蛋白质的氨基酸序列,mRNA的核苷酸序列,结构基因的核苷酸序列,推测,推测,目的基因,化学合成,二,、,基因表达载体的构建核心,质粒,目的基因,限制酶处理,一个切口,两个黏性末端,两个切口,获得目的基因,DNA连接酶,表达载体,同一种,1.过程:,a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代,b、同时使目的基因能表达和发挥作用,思考：,作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？,2、基因表达载体的作用,3.基因表达载体的组成：,它们有什么作用？,a、目的基因,b、启动子,c、终止子,d、标记基因,位于基因的首端,是mRNA结合位点,位于基因的末端,终止转录,检测目的基因是否导入受体细胞,常用的受体细胞：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等,。,将目的基因导入受体细胞的原理,借鉴,细菌或病毒侵染细胞,的途径,。,三、将目的基因导入受体细胞,1、,将目的基因导入植物细胞,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,2、将目的基因导入动物细胞,显微注射技术,：,将基因表达载体提纯，用显微仪,注射到,受精卵,中,3、导入微生物细胞,原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少,用Ca,2+,处理细胞 感受态细胞 表达载体与感受态细胞混合 感受态细胞吸收DNA分子,方法：,四,、,目的基因的检测与鉴定,检测,导入检测：目的基因是否导入受体细胞,方法,DNA分子杂交,表达检测,转录检测分子杂交,翻译检测,抗原抗体,杂交,分子检测法,鉴定,抗虫鉴定,抗病鉴定,活性鉴定等,个体水平的鉴定,1下列有关基因工程技术的正确叙述是（）,A重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体,B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列,C选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快,D只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达,C,2.科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的,质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。,图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它,们彼此能结合的依据是 （）,A基因自由组合定律B半保留复制原则,C基因分离定律 D 碱基互补配对原则,D,3多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的,技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环：95下使模,板DNA变性、解链55下复性（引物与DNA模板链结合）,72下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。下列,有关PCR过程的叙述中不正确的是（）,A变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也,可利用解旋酶实现,B复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配,对原则完成,C延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸,DPCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高,C,4.在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核,苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460 个），放入DNA扩增,仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷,酸的个数是,A540 个 B7560个 C8100 个 D17280 个,C,6.2003年在中国大地上最惨烈的事件就是“非典”侵袭、,肆虐着人体的健康，夺取了许多人宝贵的生命。医院人,满为患，“非典”与“发热”、“疑似”混杂在一起，让医生,难以区分。我国科学工作者日夜奋战，利用基因工程迅,速研制出“非典”诊断盒。其作用机理是（）,A治疗“非典”利用的是抗原抗体反应,B诊断“非典”利用的是DNA分子杂交原理,C诊断“非典”利用的是抗原抗体反应,D治疗“非典”利用的是DNA分子杂交原理,B,7.天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：,将淀粉酶基因切割下来所用的工具是_，,用_将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，,下一步将该DNA分子_，以完成工程菌的构建。,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。,限制酶,DNA连接酶,导入酵母菌,DNA分子杂交,抗原一抗体杂交,8.利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术,2005年我省青岛“崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目,通过鉴定，该项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本,低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗,原及抗凝血酶等医药产品，造福人类健康。下图为利用,生物技术获得生物这一新品种和抗虫棉的过程，据图回答：,在基因工程中，A表示,，如果直接从苏云金杆,菌中获得抗虫基因，过程使用的酶区别于其他酶的特点,是,，B表示,。,目的基因,重组DNA,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且在特定的位点上切割DNA分子,在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目,的基因，并采用_,_,技术对目的基因进行了扩增，然,后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组,载体的构建过程中需要的工具酶有_,基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基,因表达载体至少包括哪些部分?,。,将目的基因导入受体细胞的过程中，在过程中一般是,采用,，在过程中一般采用,，,受体细胞一般是,。,PCR,限制酶、DNA连接酶,目的基因、启动子、终止,子、标记基因,农杆菌转化法,显微注射技术,受精卵,由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中，检测其体内是否出现药用蛋白，在分子水平上的检测方法及结果是什么?,要确定目的的基因（抗虫基因）导入棉花细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程：,从转基因羊的乳汁中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗,原抗体杂交如果出现杂交带，表明奶牛中出现了抗原,蛋白；如果不出现杂交带，表明奶牛中未出现抗原蛋白.,让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以,确定其是否具有抗虫性状,基因工程的应用,将,基因与,等调控组件重组在一起，通过,等方法，导入哺乳动物的,中，将 其 送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为,乳腺生物反应器,或,乳房生物反应器。,乳腺生物反应器,乳腺生物反应器的优点：产量高；质量好；成本低；易提取。,药物蛋白,乳腺蛋白基因的启动子,显微注射,受精卵,继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：,（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。,（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。,（3）通常采用_,技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组,（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的,_,_,细胞中特异表达。,（5）膀胱生物发生器比,乳腺生物反应器有什么优点？,显微注射法,受精卵,具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达,DNA分子杂交,膀胱上皮细胞,1、,基因治疗概念：,基因治疗,把,正常基因,导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到,治疗疾病,的目的，是治疗,遗传病,的最有效的手段。,（把特定的,外源基因导入有基因缺陷的细胞,中，从而达到治疗疾病的目的）,2、实例：,将,腺苷酸脱氨酶基因,转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。,对严重复合型免疫缺陷症的治疗,3、基因治疗的类型,体外基因治疗,：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在,体外完成基因转移,，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。,体内基因治疗,：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）,4、基因治疗的发展现状：,处于初期的临床试验阶段,1.美国科学家运用基因工程的方法得到体型巨大的“超级,小鼠”，运用的方法是 （）,A把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入到,小白鼠体内,B把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入到,小白鼠的受精卵中,C把植物细胞分裂素基因和生长素基因分别注入到小白,鼠的受精卵中,D把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入到,小白鼠的卵细胞中,B,2.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,B,3.切取某动物合成生长激素的基因，用某种方法将此基,因转移到鲇鱼的受精卵中，从而鲇鱼比同类个体大34,倍，此项研究遵循的原理是（）,A基因突变，DNARNA蛋白质,B基因工程，DNAtRNA蛋白质,C细胞工程，DNARNA蛋白质,D基因重组，DNARNA蛋白质,D,4.基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和沙漠,改造方面显示了良好的前景，荷兰一家公司将大肠杆菌中,的海藻糖合成酶基因导入植物（如甜菜、马铃薯等）中并,获得有效表达，使“工程植物”增强耐旱性和耐寒性。,根据材料中表达，使“工程植物”增强耐旱性、耐寒性的,基本操作步骤是：,，,，,。,基因表达的含义,。,写出酶基因在植物体内的表达过程：,基因工程操作中的工具是,、,、,。,目的基因的获取,基因表达载体构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因检测与鉴定,基因控制合成相关蛋白质,限制酶,DNA连接酶,载体,5.在1990年，医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天,性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。采用的方法是首,先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用某种病毒将正,常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转,基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免,疫功能趋于正常。,该病治疗运用了基因工程技术，在这个实例中运载体,是,，目的基因是,，目的基因的,受体细胞是,。,将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋,于正常是由于产生了,，产生这种物质的两个基,本步骤是,和,。,人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别,是,；,该病的治疗方法属于基因工程运用中的,。,某种病毒,腺苷脱氨酶基因,白细胞,腺苷脱氨酶,转录,翻译,碱基排列顺序不同,基因治疗,蛋白质工程的崛起,一、蛋白质工程的崛起的缘由,基因工程产物,基因工程在原则上只能生产,自然界已存在的,蛋白质。,这些,天然蛋白质,是生物在长期进化过程中形成的,它们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。,二、蛋白质工程的基本原理,1、蛋白质工程的目标,根据人们对,蛋白质功能,的特定需求，对蛋白质的,结构,进行分子设计。,2、天然蛋白质的合成过程,DNA（基因）,转录,mRNA,翻译,蛋白质,基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能,、蛋白质工程的基本途径,预期的蛋白质功能,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,（基因）,4、蛋白质工程的概念,是指以蛋白质分子的结构规律及其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，以满足人类的生产和生活的需求。,5、蛋白质工程与基因工程的关系,蛋白质工程是在基因工程的基础上，,延伸出来的,第二代基因工程,，是包含多学科的综合科技工程领域。,基因工程,是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品是该基因编码的,天然存在的蛋白质,。,1.蛋白质工程制造的蛋白质是（）,A、天然蛋白质 B、稀有蛋白质,C、自然界中不存在的蛋白质 D、肌肉蛋白,C,2.蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪,几种？（）,进行少数氨基酸的替换 对不同来源的蛋白质的拼接从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质,直接改变蛋白质的空间结构,A、B、C、D、,B,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。,主要是从,原核生物,中分离纯化出来的一种酶。,1、来源：,2、作用：,3、结果：,形成两种末端,“分子手术刀”限制酶,黏性末端,平末端,G A A T T C,G,C T T A A,A A T T C,G,限制酶切割分子示意图,C T T A A G,思考,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,两个切口，四个黏性末端。,黏性末端,黏性末端,什么叫平末端？,1、下列关于限制酶的说法正确的是（）,A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少,B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端,D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键,B,2.右图为DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是,A的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,B解旋酶作用的部位是,C某限制性核酸内切酶可选择处作为切点,DDNA连接酶可连接处断裂的化学键,ABD,3.限制性核酸内切酶I的识别序列和切点是一GGATCC一，,限制性核酸内切酶的识别序列和切点是一GATC一。在,质粒上有酶I的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶,的切点。,请画出质粒被限制性核酸内切酶I切割后所形成的黏性,末端。,请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶切割后所形,成的黏性末端。,在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成,的黏性末端能否连接?为什么?,可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末,端是相同的,基因工程中，如果要把相应的黏性末端连起来，要用_酶。,DNA连接,“分子缝合针”连接酶,.作用：,连接,磷酸二酯键,而,不是,氢键,。,E.coliDNA连接酶：连接黏性末端,T,4,DNA连接酶：连接黏性末端和平末端,.DNA连接酶的种类,DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？,DNA连接酶,DNA聚合酶,连接DNA链,连接部位,相同点,双链,单链,在两DNA片段之间形,成磷酸二酯键,将单个核苷酸加,到已存在的核酸,片段上，形成磷,酸二酯键,都能形成,磷酸二酯键,1.下图为DNA分子的切割和连接过程。,EcoRI是一种,酶，其识别序列是,，切,割位点是,与,之间的,键。,切割结果产,生,。,限制,GAATTC,G,A,磷酸二酯,黏性末端,不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶是,酶,此酶的作用是在,与,之间形成,键。,DNA连接,G,A,磷酸二酯,“分子运输车”载体,1.载体的必要条件,能自我复制，或能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；,有一个至多个限制酶切割位点,具有某些标记基因,2.常用的载体：质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒。,1.不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）,A、能复制 B、有多个限制酶切点,C、具有标记基因 D、它是环状DNA,D,2.科学家常选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基,因，该抗性基因的主要作用是（）,A、提高受体细胞在自然环境中的耐热性,B、有利于检测目的基因否导入受体细胞,C、增加质粒分子的相对分子质量,D、便于与外源基因连接,B,3.下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是（）,A、DNA连接酶和解旋酶,B、DNA聚合酶和限制性核酸内切酶,C、限制性核酸内切酶和DNA连接酶,D、DNA聚合酶和RNA聚合酶,C,