专题1 基因工程复习.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,*,专题一 基因工程,选修三 现代生物科技专题,基因工程诞生的背景,1,、,20,世纪中叶,基础理论取得了重大突破,DNA,是遗传物质的证明,DNA,双螺旋结构和中心法则的确立,遗传密码的破译,2,、技术发明使基因工程的实施成为可能,基因转移载体的发现,工具酶的发现,DNA,合成和测序技术的发明,DNA,体外重组的实现,重组,DNA,表达实验的成功,第一例转基因动物问世,PCR,技术的发明,1.,科学家们经过多年努力，创立了新兴生物技术,基因工程，实施该工程的最终目的是,A,定向提取生物体的,DNA,分子,B,定向地对,DNA,分子进行人工,“,剪切,”,C,在生物体外对,DNA,分子进行改造,D,定向地改造生物的遗传性状,D,练习,基因工程,基本工具,操作程序,生产应用,运载体,DNA,连接酶,限制性核酸内切酶,目的基因的检测与鉴定,目的基因导入受体细胞,基因表达载体的构建,目的基因的获取,转基因动物,转基因植物,工程菌,基因治疗和基因诊断,蛋白质工程,练练,练练,练练,1,、限制酶的作用特点：（体现了专一性）,2,、限制酶的作用原理：,4,、用途：,5,、来源和种类：微生物、几千种,3,、作用结果：,“分子手术刀,”,限制性核酸内切酶,1,）能识别双链,DNA,的特定核苷酸序列；,2,）从特定部位的两个核苷酸切开。,催化,磷酸二酯键,断裂,形成黏性末端、平末端,1,）切割目的基因和运载体（基因工程）,2,）保护自身细胞原有的遗传信息,（微生物细胞）,磷酸二酯键,A,T,G,G,C,A,T,C,T,T,C,G,A,A,氢键,“分子手术刀,”,限制性核酸内切酶,“分子手术刀,”,限制性核酸内切酶,“分子缝合针,”,DNA,连接酶,1,、,DNA,连接酶的作用：,2,、作用原理：,3,、作用结果：,4,、用途：,5,、种类：,DNA,聚合酶与,DNA,连接酶,连接,DNA,片段,催化磷酸二酯键形成,获得重组,DNA,分子,1,）构建基因表达载体（基因工程）,2,）基因修复（微生物细胞）,1E.coli,DNA,连接酶,2,）,T4 DNA,连接酶,黏性末端,黏性末端和平末端,2,、作为载体的必要条件：,能自我复制,有切割位点,有遗传标记基因,对受体细胞无害、容易分离等,1,、载体的用途：,1,）运载工具,2,）在受体细胞内对目的基因进行大量复制,“,分子运输车,”,载体,3,、载体的种类：,1,）细菌质粒,2,）,噬菌体的衍生物,3,）动植物病毒,1,、关于限制酶的说法中，正确的是（）,A.,限制酶是一种酶，只识别,GAATTC,碱基序列,B.EcoRI,切割的是,G,A,之间的氢键,C.,限制酶一般不切割自身的,DNA,分子，只切割外源,DNA,D.,限制酶只存在于原核生物中,答案：,C,练习,2.,（双选）有关基因工程的叙述中，错误的是,A,、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种,B,、重组,DNA,的形成在细胞内完成,C,、目的基因须由运载体导入受体细胞,D,、质粒都可作为运载体,答案：,BD,练习,3.,下列四条,DNA,分子，彼此间具有黏性末端的一组是,A,B,C,D,答案：,D,练习,4.,以下是几种不同限制性核酸内切酶切割,DNA,分子后形成的部分片段。完成下列问题：,CTGCA G TG,G CTTAA AC,G GC,CTGCA CG,(1),以上,DNA,片段是由,种限制性核酸内切酶切割后产生的。,(2),若要把相应片段连接起来，应选用,(,填“,DNA,聚合酶”或“,DNA,连接酶”,),。,(3),找出能连接的对应片段并写出连接后形成的,DNA,分子：,4,DNA,连接酶,CTGCAG,GACGTC,原核细胞的基因结构,非,编码区,非,编码区,编码区,与,RNA,聚合酶结合位点,启动子,终止子,目的基因主要是指,_,编码蛋白质的结构基因,（一）,目的基因的,获取,真核细胞的基因结构,编码区,非编码区,非编码区,内含子,外显子,启动子,终止子,非,编码序列：,包括非编码区和内含子,思考：编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核生物与真核生物基因结构一样长吗？,（一）,目的基因的,获取,1,、从,基因文库,中获取（鸟枪法）,2,、利用,PCR,技术,获取和扩增目的基因,3,、,人工合成,质粒,目的基因,限制酶切割,一个切口,两个黏性末端,两个切口,目的基因,DNA,连接酶,表达载体,同一种,（二）基因表达载体的构建,1.,过程,2.,基因表达载体的,组成,目的基因,启动子,终止子,标记基因,它们有什么作用？,（复制原点）,2,、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是,A,启动子是与,RNA,聚合酶识别和结合的部位，是起始密码,B,启动子和终止子都是特殊结构的,DNA,短片段，对,mRNA,的转录起调控作用,C,标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因从而便于筛选,D,基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同而有所差别,A,练习,1.,转化,2.,方法,将目的基因导入,植物细胞,将目的基因导入,动物细胞,将目的基因导入,微生物细胞,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,显微注射法,氯化钙法,目的基因进入,_,内，并且在 受体细胞内维持,_,和,_,的过程,受体细胞,稳定,表达,（三）,将目的基因导入受体细胞,目的基因的,mRNA,转录,翻译,双链,DNA,(,即目的基因,),蛋白质的氨基酸序列,参与代谢,表现出特定性状,DNA,探针,DNA,杂交,DNA,探针,mRNA,杂交,抗原,抗体杂交,分子水平检测,个体生物学水平鉴定,（四）,目的基因的检测与,鉴定,、有关基因工程的叙述正确的是,（）,A限制酶只在获得目的基因时才用,B,、,重组质粒的形成在细胞内完成,C,、,质粒都可作为运载体,D,、,蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,D,练习,2.,下列叙述符合基因工程概念的是,A,、,B,淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有,B,淋巴细胞中的抗体基因,B,、将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株,C,、用紫外线照射青霉菌，使其,DNA,发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株,D,、自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其,DNA,整合到细菌,DNA,上,B,3,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,A,豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因,是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因,（,CpTI,基因）。科学家将其转移到水稻体,内后，却发现效果不理想，主要原因是,CpTI,蛋白质的积累量不足。经过在体外对,CpTI,基,因进行了修饰后，,CpTI,蛋白质在水稻中的积,累量就得到了提高。修饰和表达过程如图所示：,请根据以上材料，回答下列问题：,（,1,）,CpTI,基因是该基因工程中的,基因，“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本组成单位是,，在过程中，首先要用,酶切开，暴露出,，再用,酶连接。,（,2,）在该基因工程中，供体细胞是,，受体细胞是,。,（,3,）过程称为,。,（,4,）检测修饰后的,CpTI,基因是否表达的最好方法是,。,（,5,）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是,_,脱氧核苷酸,目的,限制性内切,黏性末端,DNA,连接,豇豆细胞,水稻细胞,转录,让多种害虫食用水稻叶片,打破物种界限，定向改造生物性状,提高作物抗性,改良农作物的品质,生产药物,抗虫转基因植物,抗病转基因植物,其它抗逆转基因植物,（抗旱、寒、盐碱等）,如：富含赖氨酸的转基因玉米,1,、转基因植物,提高动物生长速度改善畜产品的品质,生产药物,作为器官移植供体,2,、转基因动物,转基因绵羊、鲤鱼等,降低牛奶中乳糖的含量,乳腺,/,房生物反应器,3,、工程菌：,用基因工程方法，使外源基因得到高效表达的,菌类细胞株系。,生产应用：,生产基因工程药物,细胞因子、抗体、,疫苗、激素等,把,导入病人体内，使该基因的,发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，,是治疗,最有效的手段。,4,、基因治疗：,1,）体内治疗,2,）体外治疗,5,、基因诊断,运用基因工程设计制造的,“,DNA,探针,”,检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。,正常基因,表达产物,遗传病,1.,应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到探测疾病的目的。基因探针是指（）,A,用于检测疾病的医疗器械,B,用放射性同位素或荧光分子等标记的,DNA,分子,C,合成,球蛋白的,DNA,D,合成苯丙羟化酶,DNA,片段。,B,练习,绿色荧光蛋白基因,细胞核,猪胎儿,成纤维细胞,Ti,质粒,重组质粒,水母,重组细胞,猪卵母,细胞,细胞核,早期胚胎,受体母猪,绿色荧光蛋白,转基因克隆猪,妊娠,分娩,去核卵,母细胞,（,1,）过程必需用到的酶是,。,（,2,）重组质粒除了带有绿色荧光蛋白基因以外，还必须含有启动子、终止子和,_,才能构成一个完整的基因表达载体。,（,3,）过程将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时，采用最多也最有效的方法是,。然后还要通过,技术来检测绿色荧光蛋白基因是否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体,DNA,上。,（,4,）为了获得更多的猪卵母细胞，可通过对母猪注射,_,的方法，做超数排卵处理，并将所采集到的卵母细胞在体外培养到,期即可通过显微操作将其细胞核去除。,（,5,）早期胚胎的培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、,_,等物质。,（,6,）绿色荧光蛋白转基因克隆猪的培育过程属于,生殖。,1.,蛋白质工程崛起的缘由,（,1,）基因工程的不足：,在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质,(2),天然蛋白质的不足,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,对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？,2.,蛋白质工程的原理,基因,DNA,mRNA,氨基酸序列,多肽链,蛋白质,三维结构,预期功能,生物功能,转录,翻译,折叠,分子设计,DNA,合成,中心法则,蛋白质工程,1.,蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。下图示意蛋白质工程流程，图中,A,、,B,在遗传学上依次表示 （）,A,转录和翻译,B,翻译和转录,C,复制和转录,D,传递和表达,A,练习,2.,用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于（双选）（）,A,转基因技术可以快速繁殖优良性状的家畜,B,现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因组成,C,现代生物技术可以迅速使新品种形成群落,D,现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍,BD,3.,以下有关基因工程的叙述，正确的是,(),A.,基因工程是细胞水平上的生物工程,B,基因工程的产物对人类全部是有益的,C,基因工程产生的变异属于人工诱变,D,基因工程育种的优点之一是目的性强,D,4.,当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是 （）,A,、都与天然产物完全相同,B,、都与天然产物不相同,C,、基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同,D,、基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同,C,基因文库,:,将含有某种生物不同基因的许多,DNA,片段,导入,受体菌的群体,中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库,(gene library),1,）基因组文库,:,基因文库中包含了一种生物所有的基因,这种基因文库叫做基因组文库,.,2,）部分基因文库,:,基因文库中包含了一种生物的一部分基因,这种基因文库叫做部分基因文库,.,（如：,cDNA,文库）,（,1,）,原理,（,2,）条件,（,3,）过程,复性,变性,延伸,引物,模板,原料,酶,（缓冲液环境,温控设备）,DNA,的半保留复制,目的基因的,mRNA,单链,DNA(cDNA,),反转录,合成,双链,DNA,(,即目的基因,),蛋白质的氨基酸序列,mRNA,的核苷酸序列,推测,结构基因的核苷酸序列,推测,化学合成,目的基因,人工合成目的基因,优点与缺点？,1,、下列获取目的,基因,的方法中需要模板链的是,从基因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,D,练习,