专题基因工程讲解学习

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1、专题 基因工程一基因工程的概念操作环境操作对象操作水平基本过程结果由于基因工程是在 水平上进行操作,因此又叫做 。生物体外基因分子水平剪切拼接导入表达人类需要的基因产物DNA分子重组DNA技术优势：目的性强基因工程的基本工具 （一）“分子手术刀” 1来源：主要是从 中分离纯化出来的。 2功能：能够识别双链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 断开。 3结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：限制性核酸内切酶（简称限制酶）原核生物磷酸二酯键黏性末端和平末端。 2(高考试题：2007全国理综II)下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是A

2、.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的影响C.限制性内切酶能别和切割RNAD、限制性内切酶可从原核生物中提取3、【生物现代生物技术专题】为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）例3、依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是 A、切断a处的酶为限制性核酸内切酶 B、连接a处的酶为DNA连接酶C、切断b处的酶为解旋酶 D、切断b处的为限制性内切酶 （二）“

3、分子针线”DNA连接酶 1分类：根据酶的来源不同，可分为EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类 2功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（无专一性） 两种DNA连接酶(EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较： 相同点：都缝合磷酸二酯键 区别：EcoIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接； T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。相同区别DNA聚合酶形成磷酸二脂键只能将单个核苷酸连接到核酸片段上;以一条DNA链为模板,形成互补的DNA链。DNA连接酶将两个DNA片段之是形成磷酸二脂键；将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要

4、模板。（三）“分子运输车”载体（1）载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。（2）最常用的载体是 质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。（3）其它载体： 噬菌体、动植物病毒基因工程的基本过程第一步：目的基因的获取1.目的基因是指： 编码蛋白质的基因 。2.原核基因采取直接分离法获得，真核基因是人工合成法。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。 鸟枪法：供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶与载体连接受体细胞产生特定性状导入外

5、源DNA扩增目的基因分离(直接分离法)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单链DNA(cDNA)反转录酶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 ：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1、基因文库法2.利用PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。（2）目的：获取大量的目的基因（3）原理：DNA双链复制（4）过程：第一步：加热至9095DNA解链为单链；第二步：冷却到

6、5560，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至7075，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。（5）特点：指数形式扩增1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。2、方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接。第二步：重组载体的构建第三步：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

7、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此方法的受体细胞多是受精卵用氯化钙处理第四步：转基因生物的培育 筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达 1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。 2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用DNA分子杂交技术。 3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原抗体杂交技术。 4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如抗虫或抗病的鉴定等。第五步：目的基因的检测与鉴定基因工程的应用 运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是：能打破常规育种难以突破的物种

8、之间的界限。 （1）植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。 （2）动物基因工程：提高动物生长速度来提高产品产量、改善产品品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作器官移植的供体等。 基因诊断：又称为DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。 基因治疗：指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。 实例：ADA基因缺陷症的基因治疗基因工程的应用在临床上，将机体不能合成腺苷脱氨酶（ADA）、缺乏正常的免疫能力的患者，称为先天性重症联合免疫缺陷病（SCID）。该病可用“基因疗法”治疗：首先从患者的血液中获得T细胞，在绝对无菌的环境里用逆转

9、录病毒把ADA基因转入T细胞，再在体外大量繁殖扩增。然后再将约10亿个这种带有正常基因的T细胞输回患者体内，以后每隔12个月再输1次，共输78次，患者的免疫功能在治疗后显著好转。 例（07年北京卷）利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA C山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 答案：D （主要考查基因表达的基本概念，要有蛋白质产品产生，属于性状的表现。）（2） 将重组DNA分子导入植物受体细胞的常用方法有农杆

10、菌转化法和 法。（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术。该技术的核心是 。（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。基因枪法（花粉管通道法）植物组织培养去分化和再分化耐盐基因一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）51979年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中表达成功。如右图，请据图回答问题。(1)此图表示的是采取_ _方法获取_基因的过程。人工（反转录）胰岛素目的基因(2)图中DNA是以_ _为模板，_形成单链DNA，在酶的作用下合成双链D

11、NA，从而获得了所需要的基因。胰岛素mRNA反转录 (3)图中代表的是_酶，在它的作用下将质粒切出理想的末端。(4)图中代表 DNA，含_基因。 (5)图中表示的过程是_ _。限制酶重组胰岛素将目的基因导入受体细胞（多选）利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是A、过程需使用逆转录酶B、过程需使用解旋酶和PCR获取目的基因C、过程使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备D、过程可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞A、D人组织纤溶酶原激活物（htPA）是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：（1）htPA基因与载体用_切割

12、后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用_技术。（2）为获取更多的卵（母）细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其_。采集的精子需要经过_，才具备受精能力。同种限制酶DNA分子杂交超数排卵获能处理人组织纤溶酶原激活物（htPA）是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：（3）将重组表达载体导入受精卵常用的方法是_。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的_。（4）若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到_，说明目的基因成功表达。显微注射法性

13、别鉴定全能性htPARag2 基因缺失小鼠不 能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞（ES细胞）对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图： （1）步骤中，在核移植前应去除卵母细胞的 。（2）步骤中，重组胚胎培养到 期时， 可从其内细胞团分离出ES细胞。细胞核囊胚（ 3）步骤 中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的 设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用Hind和Pst限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有 酶的酶切位点。（4）为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞

14、的 ，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。核苷酸序列Hind和Pst蛋白质嗜热土壤芽胞杆菌产生的-葡萄糖苷酶（BglB）是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，开展了以下试验：.利用大肠杆菌表达BglB酶（1）PCR扩增bglB基因时，选用 基因组DNA作模板。（2）右图为质粒限制酶酶切图谱。bglB基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒，扩增的bglB基因两端需分别引入 和 不同限制酶的识别序列。（3）大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为 NdeBamH转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶蛋白质工程

15、的概念、基本途径 蛋白质工程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。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质） 蛋白质工程的实质：根据蛋白质的结构与功能之间的关系，通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。2蛋白质工程的基本原理预期蛋白质功能测定蛋白质三维空间结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）具有预期功能的蛋白质3.蛋白质工程的应用（1）通过改造酶的结构，有目的地提高蛋白质的热稳定性。（2）合成嵌合抗体。（3）改变蛋

16、白质的活性。蛋白质工程与基因工程区别蛋白质工程基因工程实质通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达结果合成自然界不存在的蛋白质只能生产自然界已存在的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程1、从某海洋生物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是（ ）A.合成编码目的肽的DNA片段B.构建含目的肽DNA片段的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽C2、关于现代生物技术应用的叙述，错误的是（ ）A.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质B.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体C.植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒D.动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育B6番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种。这种转基因番茄已于1993年在美国上市，请回答：(1)促