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1、专题一 基因工程考纲要求n1、基因工程的诞生 n2、基因工程的原理及技术 n3、基因工程的应用 n4、蛋白质工程 基因的结构 1、原核细胞的基因结构 非编码区非编码区编码区 编码区上游 编码区下游 与RNA聚合酶结合位点启动子终止子RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点， 并与其结合。转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，并 以DNA分子的一条链为模板合成RNA。转录完毕后，RNA链释放出来，紧接着RNA聚 合酶也从DNA模板链上脱落下来。不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质。：能转录相应的信使RNA，能 编码蛋白质 编码区非编码区原核 细胞 的 基因 结构 有调控遗传信息表达的核苷酸序
2、列，在该序列中，最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。 启动子二、真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶 结合位点 内含子 外显子 能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内 含子启动子终止子编码区上游 编码区下游 内含子： 外显子： 真核 细胞 的 基因 结构编码区非编码区外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列：有调控作用的核苷酸序列，包括位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。非编码序列：包括非编码区和内含子原核细胞真核细胞 不同点编码区是 _的编码区是间隔的 、_的相同点都由能够编码蛋白质的_和具 有调控作用的_区组成的原核细胞与
3、真核细胞的基因结构比较连续不连续编码区 非编码启动子与起始密码启动子与起始密码 启启 动动 子子 起起 始始 密密 码码 位位 置置位位DNADNA上基因的非上基因的非 编码区，在编码区编码区，在编码区 上游段（左侧）上游段（左侧）位位mRNAmRNA上的开上的开 始即单链信使始即单链信使 RNA RNA （转录产转录产 物）物）功功 能能转录时与转录时与RNARNA聚合聚合 酶结合，对转录酶结合，对转录 mRNAmRNA起调控作用。起调控作用。是翻译的开始是翻译的开始 ，是肽链延伸，是肽链延伸 的第一个氨基的第一个氨基 酸的位点。酸的位点。终止子与终止密码 终终 止止 子子 终终止密止密 码
4、码位位 置置位位DNADNA上基因的上基因的 非编码区，在编非编码区，在编 码区下游段（右码区下游段（右 侧）侧）位位mRNAmRNA上上 ，如，如UAAUAAUAG UAGUGA UGA功功 能能阻碍阻碍RNARNA聚合酶聚合酶 的移动，从的移动，从DNADNA 模板上脱落。模板上脱落。表示一条肽表示一条肽 链翻译的完链翻译的完 成成 二、基因工程的概念n定义：n又称为重组DNA技术，指按照人们的愿望， 进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转 基因等技术，赋予生物新的遗传特性，从 而创造出更符合人们需要的新的生物类型 和生物产品。n目的:n是生产出符合人类需要的产品或创造出生 物的新性状，
5、并能稳定遗传。基因工程基本操作的四个步骤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1、目的基因主要是指_编码蛋白质的结构基因2、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）人工合成请阅读P9第一和二两段(一)从基因文库中获取目的基因n 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2.基因文库的构建方法 鸟枪法：供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶
6、与载体连接载入受体细胞产生特定性状导入外源DNA扩增目的基因分离(直接分离法)(一)从基因文库中获取目的基因反转录法：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，从而获得 所需的基因。目的基因的mRNA杂交双链(单链RNA/单链DNA)单链DNA反转录酶核酸酶H2.基因文库的构建方法DNA聚合酶双链DNA (目的基因)根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：根据已知蛋白质 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。蛋白质的氨
7、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2.基因文库的构建方法上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？优点缺点鸟枪法反转录法根据已知氨基 酸合成DNA法操作简便 广泛使用工作量大，盲目， 分离出来的有时并 非一个基因专一性强操作过程麻烦， mRNA很不稳定，要 求的技术条件较高专一性最强仅限于合成核苷酸 对较少的简单基因 思考:为什么要构建基因文库?直接从含有目的基因的生物 体内提取不行吗? 概念：PCR全称为_，是一项 在生物_复制_的核酸合成技术 条件：_、_、_ (做启动子)、 _.前提条件：原理：_方式：以_方式扩增，即_（n为扩增循环的次数） 结果：选修
8、1 P60 多聚酶链式反应 体外特定DNA片段DNA复制已知基因的核苷酸序列 四种脱氧核苷酸一对引物 DNA聚合酶 指数2n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增(二)利用PCR技术扩增目的基因过程：a、DNA变性（90-96）：双链DNA模板在热作用下，_断裂，形成_b、退火（复性55-60）：系统温度降低，引 物与DNA模板结合，形成局部_。 c、延伸（70-75）：在Taq酶的作用下，从引物的5端3端延伸，合成与模板互补的_。 氢键单链DNA双链DNA链1.用一定的_切割质粒，使其出现一个切口，露出_。2.用_切断目的基因，使其产生_。二、基因表达载体的构建 核心3.将切下的目的基因片
9、段插入质粒的_处，再加入适量_，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）限制酶黏性末端同一种限制酶的黏性末端切口 DNA连接酶相同质粒DNA分子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连接酶重组DNA分子（重组质粒） 核心同一种二、基因表达载体的构建4.过程 :5.基因表达载体的组成：复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因它们有什么作用？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？为什么？ 启动子：位于基因的首端的一段特殊 的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和 结合的部位，有了它才能驱动基因转 录出mRNA，最终获得蛋白质调节基 因操纵基 因结构基 因
10、RNA聚合酶半乳糖苷酶 酶酶RNA聚合酶启动子结构蛋白基因RNA聚合酶n终止子：位于基因的尾端的一段特 殊的DNA片断，能终止mRNA的 转录标记基因的作用是为了鉴别受体细胞 中是否含有目的基因，从而将有目的 基因的细胞筛选出来(三)将目的基因导入受体细胞转化 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感受态细胞目的基因进入_内，并且在 受体细胞内维持_和_的过程受体细胞 稳定表达1、将目的基因导入植物细胞的方法：农杆菌转化法（1）农杆菌介绍（2）原理及适用范围(三)将目的基因导入受体细胞n2、将目的基因导入动物
11、细胞n（1）方法：显微注射法n（2）程序：(三)将目的基因导入受体细胞3、将目的基因导入微生物细胞 （1）思考：为什么选用微生物作为受体细胞？ （2）方法：(四)目的基因的检测与鉴定检查是否成功检测鉴定检测转基因生物染色体的DNA 上是否插入了目的基因检测目的基因是否转录出了mRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等方法方法方法DNA分子杂交分子杂交（注意与上不同之处）抗原抗体杂交DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分 子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补 的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合 在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序 列
12、的部位，仍然是两条游离的单链。 1）以下说法正确的是 （ ）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运载体必须具备的条件之一是：具有多 个限制酶切点，以便与外源基因连接D、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习练习2）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DNAD D练习练习3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶A A练习练习4）有关基
13、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 D练习练习5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计 施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行 碱基互补配对的步骤是 （ ）A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达C C练习练习（2006年广东卷23题）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
14、真核生物的遗传 改良B B(2006年江苏卷15题)我国科学家运用基因工程 技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入 棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。 下列叙述不正确的是 A基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中 的表达不可缺少 B重组DNA分子中增加一个碱基对，不一 定导致毒蛋白的毒性丧失 C抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递到近缘 作物，从而造成基因污染 D转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测 棉花对抗生素抗性来确定的D D（2006年全国卷5题）采用基因工程技术将人凝血因 子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是 ，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下 有关叙述，正确的是A人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目 ，等于凝血因子氨基酸数目的3倍B可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重 组DNA分子导入羊的受精卵C在该转基因样中，人凝血因子基因存在于乳腺 细胞，而不存在于其他体细胞中D人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以 DNA分子的一条链为模板合成mRNAB B（2006年四川卷4题）基因工程技术可使大肠 杆菌合成人的蛋白质。下列
