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文檔簡介
1、598班二輪復習生物學案 新高度、新起點,讓我們一起努力!專題五遺傳的分子基礎(chǔ)時間 20182-24第二部分 基因工程一、考綱要求:1、基因工程的誕生()2、基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))()3、基因工程的應(yīng)用()4、蛋白質(zhì)工程()二、知識網(wǎng)絡(luò):三、課本填空:【基因工程的概念】基因工程是指按照人們的愿望,進行嚴格的設(shè)計,通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù),賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的,又叫做DNA重組技術(shù)?;蚬こ痰脑硎?一)基因工程的基本工具:限制酶、DNA連接酶、載體1。“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶
2、(簡稱為限制酶)(1)來源:主要是從中分離純化出來的。(真核生物中也有,如:酵母菌)(2)功能:能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的斷開,因此具有專一性。 大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成,少數(shù)也有4、5、8個組成.(3)結(jié)果:經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式:和.2?!胺肿涌p合針"-DNA連接酶(1)兩種DNA連接酶(DNA連接酶和DNA連接酶)的比較:相同點:都縫合磷酸二酯鍵。不同點:E·coliDNA連接酶來源于大腸桿菌,只能將雙鏈DNA片段互補的 末端之間的磷酸二酯鍵連接起來;而T4DNA連接酶
3、來源于T4噬菌體,能縫合兩種末端,但連接平末端的之間的效率較低。(2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端,形成磷酸二酯鍵.3。“分子運輸車"載體(1)載體具備的條件:能在受體細胞中,或整合到染色體DNA上,隨染色體DNA進行同步復制.具有一至多個,供外源DNA片段插入.具有,供重組DNA的鑒定和選擇。(注意:標記基因不一定都是抗性基因)(2)最常用的載體是,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌擬核DNA之外,并具有自我復制能力的雙鏈狀DNA分子。(天然質(zhì)粒常需進行人工改造)(3)其
4、它載體: 、(二)基因工程的基本操作程序:基因工程的操作程序主要包括四個步驟:、第一步:目的基因的獲取1.目的基因主要是指: 編碼的結(jié)構(gòu)基因 .也可以是一些具有。2。目的基因可以從已有的物種中分離出來,也可以用人工的方法合成。原核基因常采取直接分離獲得,真核基因常采用人工合成.3.目前常用的獲取目的基因的方法有以下幾種:從基因文庫中獲取目的基因:基因文庫分為文庫(含一種生物的所有基因)和文庫(含一種生物的一部分基因,如:cDNA文庫)PCR技術(shù)擴增目的基因原理:過程:第一步:加熱至9095DNA解鏈;(高溫變性)第二步:冷卻到5560,引物結(jié)合到互補DNA鏈;(低溫退火)第三步:加熱至7075
5、,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。(室溫延伸) 此外,如果基因比較小,核苷酸序列又已知,也可以通過DNA合成儀用方法直接人工合成.第二步:基因表達載體的構(gòu)建1。目的:使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳至下一代,使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。2。組成:五部分(1)啟動子:是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是識別和結(jié)合的部位,能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,最終獲得所需的蛋白質(zhì)。(2)終止子:也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 ,位于基因的尾端。使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來。(3)標記基因的作用:是為了鑒定受體細胞中是否含有,從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是
6、抗生素抗性基因.第三步:將目的基因?qū)胧荏w細胞1。轉(zhuǎn)化的概念:是目的基因進入受體細胞內(nèi),并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程.2。常用的轉(zhuǎn)化方法:將目的基因?qū)胫参锛毎翰捎米疃嗟姆椒ㄊ?,其次還有 和 等。 總結(jié):農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中常考點: 農(nóng)桿菌在自然條件下感染雙子葉植物和裸子植物,對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力,如:不能感染玉米、小麥、水稻等單子葉植物。 當植物體受到損傷時,傷口處的細胞分泌,吸引土壤農(nóng)桿菌。 農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上可轉(zhuǎn)移至受體細胞,并整合到受體細胞染色體的DNA上,因此通過轉(zhuǎn)化作用,目的基因就可以進入植物細胞,并整合到染色體DNA上.將目的基因?qū)雱游锛毎鹤畛S玫姆椒ㄊ?。
7、此方法的受體細胞多是 。將目的基因?qū)胛⑸锛毎涸松镒鳛槭荏w細胞的原因是 繁殖、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對 ,最常用的原核細胞是 大腸桿菌 ,其轉(zhuǎn)化方法是:先用 處理細胞,使其成為 細胞 ,再將 重組表達載體DNA分子 溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合,在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子,完成過程。第四步:目的基因的檢測和表達1。首先要檢測 轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因,方法是采用 技術(shù).2。其次還要檢測 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,方法是采用技術(shù) (即用標記的目的基因作探針與 mRNA雜交,如果顯示出雜交帶,就表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA).3.最后檢測 目的基因是
8、否翻譯成蛋白質(zhì),方法是.(即從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì),用相應(yīng)的 抗體進行抗原抗體雜交)。4.除了上述的分子檢測外,有時還需進行 水平的鑒定。(如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀,需要做實驗).(三)基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程:抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物,利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動物基因工程:提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物(如:乳腺生物反應(yīng)器)、用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體。3.基因工程的藥物異軍突起:抗體、疫苗、激素、淋巴因子等4。基因治療:把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi),使該基因表達產(chǎn)物發(fā)揮作用。注意:基因治療并非把健康的外源基因?qū)牖颊叩乃屑毎校皇?/p>
9、導入某些功能細胞中,且是體細胞. 基因治療分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療.(四)蛋白質(zhì)工程的概念1。蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過,對進行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(因此蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程)2。基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì);蛋白質(zhì)工程可以生產(chǎn)出自然界中不存在的蛋白質(zhì)。3。蛋白質(zhì)工程的基本途徑:從出發(fā),設(shè)計預期的,推測應(yīng)有的序列,找到相應(yīng)的(基因)如下圖:舉例:如,速效型胰島素的生產(chǎn)四、經(jīng)典高考:1(2017年北京卷,5)為了增加菊花花色類型,研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1),擬將其與質(zhì)粒
10、(圖2)重組,再借助農(nóng)桿菌導入菊花中.下列操作與實驗?zāi)康牟环氖牵ǎ〢用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRI和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒B用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織,將C基因?qū)爰毎鸆在培養(yǎng)基中添加卡那霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細胞D用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上2(2017年新課標卷,38)幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強其抗真菌病的能力。回答下列問題:(1)在進行基因工程操作時,若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料,原因是_.提取RNA時,提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是_
11、.(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是_。(3)若要使目的基因在受體細胞中表達,需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞,原因是_(答出兩點即可)。(4)當幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時,DNA連接酶催化形成的化學鍵是_.(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是_。3(2017年新課標卷,38)真核生物基因中通常有內(nèi)含子,而原核生物基因中沒有,原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)?;卮鹣铝袉栴}:(1)某同學
12、從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A,其原因是_.(2)若用家蠶作為表達基因A的受體,在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中,不選用_作為載體,其原因是_。(3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比,大腸桿菌具有_(答出兩點即可)等優(yōu)點。(4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測物質(zhì)是_(填“蛋白A的基因"或“蛋白A的抗體")。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻,也可以說是基因工程的先導,如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示,那么,這一啟示是_。4(2017年新課標卷,38)
13、編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個片段組成,編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成,如圖1所示?;卮鹣铝袉栴}:(1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙,若在啟動子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA),則所構(gòu)建的表達載體轉(zhuǎn)入宿主細胞后不能翻譯出蛋白乙,原因是_.(2)某同學在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中,在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等,還加入了序列甲作為_,加入了_作為合成DNA的原料.(3)現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白,要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細胞增殖的作用,某同學做了如下實驗:將
14、一定量的含T淋巴細胞的培養(yǎng)液平均分成四組,其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一組作為對照,培養(yǎng)并定期檢測T淋巴細胞濃度,結(jié)果如圖2。由圖2 可知,當細胞濃度達到a時,添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細胞濃度不再增加,此時若要使T淋巴細胞繼續(xù)增殖,可采用的方法是_.細胞培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度,CO2的作用是_。僅根據(jù)圖、圖2可知,上述甲、乙、丙三種蛋白中,若缺少_(填“A"“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段,則會降低其刺激T淋巴細胞增殖的效果.基因工程經(jīng)典高考題答案1、C2、(1)嫩葉組織細胞易破碎防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復制原點;目的基因無
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