基因工程專題復(fù)習(xí)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載基因工程專題復(fù)習(xí)知識要點(diǎn)梳理知識網(wǎng)絡(luò)圖：限制性核酸內(nèi)切酶f基本工具DNA連接酶運(yùn)載體目的基因的茯取基本操作基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因工程將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定應(yīng)用第二代基因工程一一蛋白質(zhì)工程知識鏈接：DNA1組技術(shù)的基本工具本部分內(nèi)容主要介紹了限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶、運(yùn)載體等有關(guān)基本工具的種類和用途基因工程的基本操作程序?qū)⒛康幕饕榻B基因工程的基本操作程序：目的基因的獲??；基因表達(dá)載體的構(gòu)建;因?qū)胧荏w細(xì)胞；目的基因的檢測和表達(dá)，其中對于目的基因的獲取方法作了重點(diǎn)介紹?；蚬こ痰膽?yīng)用本部分內(nèi)容介紹了基因工程在植物、動物、醫(yī)藥等方面的應(yīng)用。蛋白質(zhì)工程的崛起主

2、要介紹蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系，以及蛋白質(zhì)工程前景。知識結(jié)構(gòu)梳理：基因工程對運(yùn)載體的要求(1)載體DNA必需有一個或多個限制酶的切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點(diǎn)所處的位置,還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段學(xué)習(xí)必備歡迎下載之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。(2)載體DNA必需具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。(3)載體DNA、需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組子的篩選。(4)載體DNA必需是安全的，不會對受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。(5)載體DNA子大小應(yīng)適合，以便提取和

3、在體外進(jìn)行操作，太大就不便操作。實際上自然存在的質(zhì)粒DN肪子并不完全具備上述條件，都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作?；蚬こ讨械腄NA連接酶和聚合酶基因工程中所用的連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的，稱之為E-coli連接酶。另一種是從T4噬菌體中分離得到，稱為T4連接酶。這兩種連接酶催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈DNA勺缺口(nick),而不能連接單鏈DNADNA1接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯鍵(在相鄰核甘酸的3位碳原子上的羥基與5位碳原子上所連磷酸基團(tuán)的羥基之間形成)，那么，二者的差別主要表現(xiàn)在什么地方呢？(1) DNAm合酶只能將單個核甘酸加到已有的核酸片段的3

4、9;末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個核甘酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。(2) DNA聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個核甘酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；而DNA連接酶是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。因此DNA連接酶不需要模板。此外，二者雖然都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同規(guī)律方法指導(dǎo)基因工程的基本技術(shù)第一步：獲得符合人類意愿的基因，即獲得目的基因。目的基因是依據(jù)基因工程設(shè)計中所需要的某些DNA分子片段，含有所需要的完整的遺傳信息。獲得目的基因的方法很多，目前采用的分離、合成目的基因的方法主要有

5、：超速離心法：根據(jù)不同基因的組成不同，即其內(nèi)的堿基對的比例不同，其浮力、密度等理化性質(zhì)也不同的原理，應(yīng)用密度梯度超速離心機(jī)，直接將特殊的目的基因分離出來。分子雜交法：采用加堿或加熱的方法使DNA變成單鏈，而后加入有放射性標(biāo)記的RNA讓DNA特定的條件下，結(jié)合成DN用口RNA勺雜交分子，再用多聚酶制備出足夠數(shù)量的雙鏈DNA子，進(jìn)而獲得DNA反轉(zhuǎn)錄酶法：先分離出特定的mRNA再用反轉(zhuǎn)錄酶做催化劑，以RNA為模板合成所需要白DDNA目的基因。合成法：如果已知目的基因的堿基排列順序，可用酶法或化學(xué)法，直接合成目的基因。目前此法已很少采用。第二步：把目的基因接到某種運(yùn)載體上，常用的運(yùn)載體有能夠和細(xì)菌共生

6、的質(zhì)粒、溫和噬菌體(病毒)等。DNAM組技術(shù)：重組DNAM是讓DNA片段和載體連接。外源DN蝠很難直接透過細(xì)胞膜進(jìn)入受體細(xì)胞的。即使進(jìn)入受體細(xì)胞之中，也會受到細(xì)胞內(nèi)限制性內(nèi)切酶的作用而分解。目的基因結(jié)合到經(jīng)過改造的細(xì)菌中的質(zhì)粒(細(xì)菌細(xì)胞中的小環(huán)狀DN6子)或溫和噬菌體(病毒)上后形成的組合體稱為重組體DNA在這一技術(shù)中，限制性內(nèi)切酶是一種常用的工具酶，它能“切開”質(zhì)粒的環(huán)形DNA也能切取目的基因，然后把目的基因DNA片段與質(zhì)粒DNA學(xué)習(xí)必備歡迎下載子的兩端，在連接酶的作用互補(bǔ)連接形成重組體DNA=第三步:一通過運(yùn)載體把目的基因帶入某生物體內(nèi)并使它得到表達(dá)。一目的基因的表達(dá)是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)

7、胞后能準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)錄和翻譯。目的基因能否表達(dá)是基因工程是否成功的關(guān)鍵。=目前，人類已經(jīng)利用外源基因,一如人的生長激素基因、一人胸腺激素基因、一人干擾素基因、牛生長激素基因等，導(dǎo)入細(xì)菌中，生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品，在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。細(xì)菌中的限制性內(nèi)切酶迄今為止，基因工程中使用的限制酶絕大部分都是從細(xì)菌或霉菌中提取出來的，它們各自可以識別和切斷DNA±特定的堿基序列。細(xì)菌中限制酶之所以不切斷自身DNA是因為微生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，對于外源入侵的DNAM以降解掉。生物在長期演化過程中，含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者不具備這種限

8、制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA勺入基因文庫的構(gòu)建構(gòu)建基因文庫是獲取目的基因的方法之一，并不是惟一的方式。如果所需要的目的基因序列已知，就可以通過PCRT式從含有該基因的生物的DNA中，直接獲得，也可以通過反轉(zhuǎn)錄，用PCR方式從mRN刖獲得，不一定要構(gòu)建基因文庫。但如果所需要的目的基因的序列完全不知，或只知道目的基因序列的一段，或想從一種生物體內(nèi)獲得許多基因，或者想知道這種生物與另一種生物之間有多少基因不同，或者想知道一種生物在個體發(fā)育的不同階段表達(dá)的基因有

9、什么不同，或者想得到一種生物的全基因組序列，往往就需要構(gòu)建基因文庫?；蚬こ梯d體的構(gòu)建主要考慮以下幾方面的因素。(1)基因的特點(diǎn)：如果一個來自動物的目的基因含有內(nèi)含子，就不能用于轉(zhuǎn)基因植物，因為動物中內(nèi)含子的剪接系統(tǒng)與植物的不同，植物不能將動物基因的內(nèi)含子剪切掉，只能用該基因的cDNA基因的產(chǎn)物如果是一個糖蛋白，那么該基因在原核生物細(xì)菌中表達(dá)出來的蛋白就可能不具備天然狀態(tài)下的活性，因為糖蛋白上的糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體上加工的，而細(xì)菌無這些細(xì)胞器。(2)要選擇強(qiáng)啟動子或組織特異性啟動子。啟動子有強(qiáng)有弱，選擇強(qiáng)啟動子可以增加轉(zhuǎn)錄活性，使基因產(chǎn)物量增多。如果希望基因在生物的某個組織表達(dá)，如只在植物

10、種子中表達(dá)，就要選擇種子中特異表達(dá)的啟動子。(3)要有選擇標(biāo)記基因，如抗生素基因，以便選擇出真正的轉(zhuǎn)基因生物。經(jīng)典例題透析II1采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出了轉(zhuǎn)基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。以下有關(guān)敘述，正確的是A.人體細(xì)胞中凝血因子基因編碼區(qū)的堿基對數(shù)目，等于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍B.可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA子導(dǎo)入羊的受精卵C.在該轉(zhuǎn)基因樣中，人凝血因子基因存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中學(xué)習(xí)必備歡迎下載D.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA解析：在人體細(xì)胞中凝血因子編碼

11、區(qū)既有內(nèi)含子，也有外顯子。內(nèi)含子不能決定氨基酸，所以凝血因子編碼區(qū)的堿基對數(shù)目要大于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍。而多細(xì)胞生物的個體發(fā)育起點(diǎn)為受精卵，經(jīng)有絲分裂形成一個完整的個體。所以轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因不僅存在于乳腺細(xì)胞中，其它體細(xì)胞中也有，只是沒有表達(dá)。人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，以DNA分子的一條鏈為模板，合成mRNA在這一過程中用的是RNA聚合酶，而不是DNA連接酶。參考答案：B人77ZZI/2用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是A.常用相同的限制性內(nèi)切酶處理的基因和質(zhì)粒8. DNA1接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶C.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿

12、菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒D.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá)解析：從基本識記的內(nèi)容可以知道構(gòu)建重組質(zhì)粒(重組DNA分子)必需的工具酶是DNA連接酶和限制性內(nèi)切酶。RNA聚合酶的作用是催化DNA專錄為RNA一般都可以通過排除法可以選出答案B。對于D選項也要說明一下，對于大腸桿菌這個受體細(xì)胞而言，只有大腸桿菌表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)過程，反之，沒有表現(xiàn)出特定性狀，目的基因就沒有成功表達(dá)了。參考答案：B(MLI 3我國科學(xué)家運(yùn)用基因工程技術(shù)，將蘇云金芽抱桿菌的抗蟲基因?qū)嗣藁?xì)胞并成功表達(dá)，培育出了抗蟲棉。下列敘述不正確的是A.基因非編碼區(qū)對于抗蟲基因在棉花細(xì)胞中的表達(dá)不可缺

13、少B.重組DNA分子中增加一個堿基對，不一定導(dǎo)致毒蛋白的毒性喪失C.抗蟲棉的抗蟲基因可通過花粉傳遞至近緣作用，從而造成基因污染D.轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲特性是通過檢測棉花對抗生素抗性來確定的二解析：課本中指出：非編碼區(qū)雖然不能編碼蛋白質(zhì)，但是對于遺傳信息的表達(dá)是不可缺少的。所以非編碼區(qū)增加一個堿基對不一定導(dǎo)致毒蛋白的毒性喪失，因為非編碼區(qū)不能編碼蛋白質(zhì)，轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲特性是通過讓棉紅鈴蟲來食用棉花的葉片來檢測的。檢測棉花對抗生素抗性是來確定目的基因是否進(jìn)入到了受體細(xì)胞。所以答案選Do抗生素的檢測和抗蟲特性的檢測目的是不同的。重組質(zhì)粒中的抗生素基因只是標(biāo)記基因，檢測棉花細(xì)胞對抗生素的抗性

14、是來判斷受體細(xì)胞是否獲得了目的基因，轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲特性，還要看目的基因是否進(jìn)行表達(dá)，這要通過棉紅鈴蟲食用棉的葉片，看棉紅鈴蟲是否被殺死來判斷。參考答案：DII 4基因工程又叫基因拼接技術(shù)。(1)在該技術(shù)中，用人工合成方法獲得目的基因的途徑之一是：以目的基因轉(zhuǎn)錄的為模板，成互補(bǔ)的單鏈DNA然后在酶的彳用下合成。(2)基因工程中常用的受體細(xì)胞有細(xì)菌、真菌、。若將真核基因在原核細(xì)胞中學(xué)習(xí)必備歡迎下載表達(dá)，對該目的基因的基本要求是。(3)假設(shè)以大腸桿菌質(zhì)粒作為運(yùn)載體，并以同一種限制性內(nèi)切酶切種環(huán)狀DNA分子，它們分割運(yùn)載體與目的基因，一將切割后的運(yùn)載體與目的基因片段混合，一并加入DNA1接酶。一連接產(chǎn)物至少有種環(huán)狀DNA分子，它們分別是解析：真核細(xì)胞的基因中有內(nèi)含子，在轉(zhuǎn)錄過程中內(nèi)含子和外顯子都要轉(zhuǎn)錄，在形成成熟RNA寸，要把與內(nèi)含子相應(yīng)的RNM斷切除掉，而原核細(xì)胞中