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1、1 一.教学内容高三复习（四）本周复习基因结构和基因工程，知道真核生物和原核生物的基因结构特点，真核生物和原核生物基因表达调控的特点和区别，真核生物， 原核生物在基因工程中的应用，掌握基因工程的基本操作过程，知道如何处理基因材料。二. 学习重点1. 原核细胞和真核细胞的基因结构2. 原核生物的基因表达调控的原理、意义3. 基因工程的概念4. 基因工程的操作工具5. 基因工程的基本操作步骤6. 基因工程的应用和发展三. 学习难点1. 原核生物和真核生物的基因机构比较2. 原核生物的表达调控机理3. 真核生物的基因表达调控4. 基因工程工具：限制酶、运载体5. 基因工程的操作步骤、如何检测基因操作
2、6. 基因工程应用的两面性四. 学习过程（一）基因结构基因：能储存、传递、表达遗传信息，也可能突变，决定生物的性状原核生物和真核生物基因结构比较项目功能真核生物原核生物编码区能转录成信使RNA ，指导蛋白质合成的区段间断的、不连续的连续的 DNA 结构 , 转录成信使RNA 后直接指导蛋白质的合成内含子外显子转录候不编码蛋白质序列区段能够编码蛋白质序列的区段非编码区不指导蛋白质合成，但是遗传信息表达不可缺少的，具有调控作用的区段最重要的是编码区上游的RNA 聚合酶结合位点调控序列与RNA 聚合酶结合， 酶沿 DNA 分子移动， 以一条DNA 链为模板合成RNA ，转录完毕，酶从模板链上脱落1.
3、 非编码序列：不编码蛋白质的序列，在真核生物基因结构中包括非编码区和编码区中 的内含子结构2. 编码序列：基因结构中能够转录成RNA 的，传递具有遗传效应的区段3. 转录产物：信使RNA ，转运 RNA ，核糖体RNA 4. 内含子：对基因的表达具有调控作用，是基因表达中重要的成分，通常真核基因具有内含子结构，而且其比例很大，反应的内含子功能非常的重要。2 人类基因组计划人类基因组：指人体DNA 分子所携带的全部遗传信息，即人的单倍体基因组由24 条双链的 DNA 分子组成（包括122 号染色体DNA 与 X、 Y 染色体 DNA ），共有30 亿个碱基对，估计有10 万个基因。基因组计划：分
4、析测定人类基因组的核苷酸序列绘制四张图：遗传图、物理图、序列图和转录图。搞清楚每一个基因的核苷酸序列。主要技术： DNA 克隆技术和DNA 测序技术成果： 2000 年 6 月 26 日， 6 国科学家向全世界宣布：“人类基因组草图”的绘制工作已经全部完成，2001 年，“人类基因组精图”的绘制工作也将全部完成。意义：A. 人类基因组研究的理论与技术上的进展，对于各种疾病， 尤其是各种遗传病的诊断、 治疗具有划时代的意义B. 对于进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制，以及生物的进化等也具有重要的意义C. 这一计划的实施，将推动生物高新技术的发展，并产生巨大的经济效益。
5、（二）基因表达调控真核生物和原核生物基因表达调控比较项目真核生物原核生物相同点侧翼序列基因侧翼上存在许多不同的调控序列调控方式通过特异性蛋白与某些调控结构结合与否，来调控基因转录不同点时间不同时间连续，转录、加工、翻译相对独立，暗时间顺序进行时间连续， 转录和翻译可同时进行空间不同转录在细胞核内，翻译在细胞质中转录和翻译都在细胞质进行产物加工不同初级转录产物：在核内，内含子转录部分切割，外显子转录部分拼接成成熟信使RNA ，转移至细胞质中没有转录产物的加工、转移，直接用作翻译模板基因表达不同个体发育中分化：有基因的特异性表达无基因的特异性表达总结真核生物的基因表达调控比原核生物表达调控要复杂的
6、多，是多层次，多途径调控主要以操纵子方式进行通过调控控制生长、发育，更好地适应环境（三）基因工程1. 概念基因工程：基因拼接技术或DNA 重组技术。是指在生物体外，通过对DNA 分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。3 2. 基因工程是在DNA 分子水平上进行设计施工的，操作对象是DNA （1）在生物体外实现的基因改造（2）对受体细胞进行无性繁殖（3）重组基因最终表达3. 工具项目基因的剪刀基因的针线运输工具物质限制性内切酶DNA 连接酶运载体本质蛋白质蛋白质DNA 来源主要为微生
7、物各生物细胞内质粒：细菌及酵母菌等病毒：动物、植物、微生物作用切断 DNA 形成切口连接断裂DNA成为完整的核酸链将目的基因转移到受体细胞中对目的基因大量复制特点识别特定的DNA 序列在特定位点切开DNA 形成互补粘性末端形成共价键磷酸、脱氧核糖间缩合成键1.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存2.具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接3.具有某些标记基因，便于进行筛选4. 操作A. 提取目的基因 目的基因：是人们所需要的特定基因如：苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子的贮藏蛋白的基因人的胰岛素基因、干扰素基因等主要途径：一是从供体细胞的DNA 中直接分离基因；另一条是
8、人工合成基因。（1）直接分离基因:最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。供体细胞中的DNA 限制酶切成许多片段运载体重组 DNA 受体细胞（大量复制）基因扩增分离含有目的基因的细胞把带有目的基因的DNA 片段分离出来应用：如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。优点：操作简便缺点： 工作量大，具有一定的盲目性 真核细胞的基因含有不表达的DNA 片段，不能直接用于基因的扩增和表达（2）人工合成基因 以目的基因转录成的信使RNA 为模板，反转录成互补的单链DNA ，然后在酶的作用下合成双链DNA ，获得所需要的基因。目的基因 mRNA 逆转录单链 DNA 人工合成双链 DNA （目的
9、基因序列） 根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA 序列，然后按照碱基互补配对原则， 推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因4 蛋白质氨基酸序列推导mRNA 序列推导DNA 序列人工合成目的基因主要应用：如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。重要发展： DNA 序列自动测序仪对提取出来的基因进行核苷酸序列分析，扩增DNA技术（也叫PCR 技术），使目的基因在短时间内成百万倍地扩增。B. 目的基因与运载体结合 运载体黏性末端限制酶按比例混合复性、连接酶重组质粒（重组 DNA ）目的基因黏性末端C. 将目的基因导入受体
10、细胞常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。主要手段：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。质粒氯化钙细菌繁殖目的基因扩增氯化钙：以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。D. 目的基因的检测和表达（1）在全部受体细胞中，真正能够摄入重组DNA 分子的受体细胞是很少的。（2）必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。（3）检测的方法 抗性监测：质粒（青霉素抗性基因）转导成功（受体细胞具抗性）受体细胞获得目的基因受体细胞（非抗性）转导不成功（受体细胞无抗性）失败 受体细胞是否表现出特定的性状：才能说明目的基因完成了表达过程。检测出含有抗虫
11、的基因抗虫基因没有在高等植物表达修饰表达具有抗虫能力抗虫棉但不具备抗虫能力（四）应用1. 用于发酵工程，制备工程菌生产基因产品2. 改造植物的性状，使其获得优良性状3. 用于动物改造，用于生产或医药4. 环境监测或净化五. 学习指导1. 基因控制性状，基因的表达是性状表现的基础，在环境的影响下发展为各种性状。2. 真核生物，原核生物基因结构有差异，表达不同，但都是有编码区和非编码区，都要 进行调控，调控过程往往最有利于性状的表现，最终有利生物的生存。3. 基因突变产生性状变异，一些突变会产生新的基因，一些突变会引起表达调控的异常，可能有利新性状的产生。4. 表达最终都体现在蛋白质执行功能上，实
12、际上也是对细胞内环境，细胞外的内环境的一个稳定控制作用。5 5. 基因工程改变了生物的基因结构，通常改变的是编码区，也可以通过改变非编码区， 通过改变基因的调控来实现对性状的控制。6. 基因工程重要用到多种酶，才能完成全过程，如：DNA 多聚酶，末端转移酶，多核苷酸酶，逆转录酶等，最终改变基因的结构，进而改变生物的性状。【模拟试题】1. 基因在特定的时间和空间条件下表达的结果是（）A. 表现出细胞的全能性B. 形成大量的愈伤组织C. 分化为各种组织和器官D. 脱分化为一群薄壁细胞2. 一种细菌mRNA 由 360 个核苷酸组成，它所编码的蛋白质长度是（）A. 约 360 个氨基酸B. 约 10
13、80 个氨基酸C. 共 120 个氨基酸D. 少于 120 个氨基酸3. 下列不属于获取目的基因的方法是（）A. 鸟枪法B. 转录法C. 逆转录法D. 根据已知蛋白质序列合成4. 基因工程中常用细胞，酵母菌等做受体细胞，原因是（）A. 结构简单，操作方便B. 繁殖速度快C. 遗产物质少，简单D. 性状稳定、变异少5. 运载体的功能说法中错误的是（）A. 转运目的基因到受体细胞中B. 扩增、表达目的基因C. 合成目的基因D. 监测目的基因的存在6. 下列是工程菌的是（）A. 酵母菌B. 大肠杆菌C. 生产干扰素用大肠杆菌D. 乳酸菌7. 格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了（）
14、DNA 是遗传物质RNA 是遗传物质DNA 是主要的遗传物质 蛋白质和多糖不是遗传物质 S型细菌的性状是由DNA 决定的 在转化过程中，S 型细菌的DNA 可能进入到了R 型菌细胞中A. B. C. D. 8. 下列、均是遗传物质应具有的特点。噬菌体侵染细菌实验能够直接证实DNA 作为遗传物质具有的特点是（） 分子结构具有相对的稳定性 能够自我复制，保持前后代的连续性 能通过指导蛋白质合成，控制生物性状 能产生可遗传的变异A. B. C. D. 9. 采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（） 将毒素蛋白注射到棉受精卵中。 将编码毒素蛋白的DNA 序列，注射到棉受精卵中。
15、6 将编码毒素蛋白的DNA 序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养。 将编码毒素蛋白的DNA 序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房进入受精卵。A. B. C. D. 10. 图示为限制酶切割某DNA 分子的过程， 从图中可知， 该限制酶能识别的碱基序列及切点为（）A. CTTAAG ，切点在C 和 T 之间B. CTTAAG ，切点在 G 和 A 之间C. GAATTC ，切点在 G 和 A 之间D. GAATTC ，切点在C 和 T 之间G A A T T CC T T A A GGC T TA AAAT T CG11. 下列有关质粒的叙述，正确的是（）A. 质粒
16、是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B. 质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA 分子C. 质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞内复制D. 细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行12. 真核生物编码蛋白质的基因经转录产生有功能的成熟的信使RNA 的过程是（）A. 转录后直接产生的信使RNA B. 将内含子转录部分剪掉，外显子转录部分拼接而成C. 将外显子转录部分剪掉，内显子转录部分拼接而成D. A 、B、C 三种情况都有13. 下列关于细胞质基因的存在位置的说法中正确的是（）A. 存在于细胞质内某些细胞器的染色体上B. 存在于细胞质中某些细胞器内的DNA 上C. 存在于细胞质和细胞核内D. 存在于染色体上14. 英国科学家维尔莫特首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功地培育出一只小母羊，取名为“多利” ，这一方法被称之为“克隆” ，以下四项中与此方法在本质上最相近的是（）A. 将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔子宫内，并最终发育
