第一節(jié)基因工程的概述樣本

第一章基因工程第一節(jié)基因工程概述【學(xué)習(xí)目的】1、簡(jiǎn)述基因工程概念含義，簡(jiǎn)述基因工程誕生歷程，認(rèn)同基因工程誕生和發(fā)展離不開(kāi)理論突破和技術(shù)創(chuàng)新2、簡(jiǎn)述基因工程原理，說(shuō)出DNA重組技術(shù)基本工具及其作用、特點(diǎn)，簡(jiǎn)述基因工程基本操作程序，以及各環(huán)節(jié)普通辦法、原理，模仿重組DNA分子操作過(guò)程【課前預(yù)習(xí)】基因工程是指按照人們?cè)竿M(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)，在通過(guò)人工和等辦法，對(duì)生物基因進(jìn)行和，然后導(dǎo)入并使重組基因在中表達(dá)，產(chǎn)生人類(lèi)需要基因產(chǎn)物技術(shù)。因而又叫DNA重組技術(shù)?；蚬こ淌窃谒缴喜僮?、變化生物遺傳性狀技術(shù)，涉及基因、以及在受體細(xì)胞內(nèi)和過(guò)程。為基因工程創(chuàng)立作出了重要理論鋪墊，而發(fā)現(xiàn)，則直接增進(jìn)了基因工程誕生。1973年，美國(guó)科學(xué)家將不同來(lái)源兩種DNA分子體外重組，并初次實(shí)現(xiàn)了在大腸桿菌中表達(dá)。3、“分子手術(shù)刀”：。其作用特點(diǎn)是：其產(chǎn)生DNA末端有兩種形式：和?！胺肿俞樉€(xiàn)”將雙鏈DNA片段縫合起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開(kāi)兩個(gè)核苷酸之間。“運(yùn)載工具”。普通運(yùn)用質(zhì)粒作為載體。作為載體必要具備如下條件：載體DNA必須有一種或各種切割位點(diǎn)；載體DNA必須能在受體細(xì)胞中；載體DNA必須帶有特殊基因?；蚬こ袒静僮鳝h(huán)節(jié)涉及：=1\*GB3①=2\*GB3②、=3\*GB3③、=4\*GB3④PCR是一項(xiàng)在生物 復(fù)制特定DNA片段核酸合成技術(shù)。目基因受熱形成，與結(jié)合，在作用下延伸形成DNA。【共同探究】知識(shí)點(diǎn)一：關(guān)于基因工程基因工程別名DNA重組技術(shù)或轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過(guò)程剪切或合成→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)成果人類(lèi)需要新生物類(lèi)型和生物產(chǎn)物變異類(lèi)型基因重組意義打破生殖隔離（克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙），在基因水平上定向變化生物遺傳信息，并通過(guò)工程化手段為人類(lèi)提供有用產(chǎn)品和服務(wù)【思考題1】（10全國(guó)2）下列論述符合基因工程概念是A．B淋巴細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合，雜交瘤細(xì)胞中具有B淋巴細(xì)胞中抗體基因B．將人干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素菌株C．用紫外線(xiàn)照射青霉菌，使其DNA發(fā)生變化，通過(guò)篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株D．自然界中天然存在噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上（一）DNA重組技術(shù)基本工具1、“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶能將外來(lái)DNA切斷，即可以限制異源DNA侵入并使之失去活力，但對(duì)自己DNA卻無(wú)損害作用，這樣可以保護(hù)細(xì)胞原有遺傳信息。它在切割DNA時(shí)，特異性辨認(rèn)核苷酸序列，即只能在一定DNA序列上進(jìn)行切割，這種能被特意性辨認(rèn)切割部位都具備回文序列。這種酶重要在原核生物中存在，有何意義？這給咱們?cè)诨蚬こ讨杏惺裁磫l(fā)？【思考題2】下列關(guān)于限制酶說(shuō)法對(duì)的是A、限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中很少B、一種限制酶只能辨認(rèn)一種特定核苷酸序列C、不同限制酶切割DNA后都會(huì)形成黏性末端D、限制酶作用部位是特定核苷酸形成氫鍵【思考題3】（10浙江卷）在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑轉(zhuǎn)基因煙草過(guò)程中，下列操作錯(cuò)誤是A.用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草茶葉病毒核酸B.用DNA連接酶連接經(jīng)切割抗除草劑基因和載體C.將重組DNA分子導(dǎo)入原生質(zhì)體D.用含除草劑培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞【思考題4】（07廣東）既有一長(zhǎng)度為1000堿基對(duì)（by）DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR1酶切后得到DNA分子仍是1000by，用Kpn1單獨(dú)酶切得到400by和600by兩種長(zhǎng)度DNA分子，用EcoRI,Kpnl同步酶切后得到200by和600by兩種長(zhǎng)度DNA分子。該DNA分子酶切圖譜對(duì)的是D2、“分子針線(xiàn)”——DNA連接酶DNA連接酶是將雙鏈DNA片段”縫合”起來(lái),恢復(fù)被限制性核酸內(nèi)切酶切開(kāi)了兩個(gè)核苷酸之間磷酸二酯鍵.DNA連接酶與DNA聚合酶相似點(diǎn)是：兩者都是形成磷酸二酯鍵；成分都屬于蛋白質(zhì)。不同點(diǎn)：DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有核酸片段形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將兩個(gè)缺口同步連接起來(lái)，不是在單個(gè)核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵【思考題5】下圖為DNA分子切割和連接過(guò)程。（1）EcoRI是一種 酶，其辨認(rèn)序列是 ，切割位點(diǎn)是 與 之間 鍵。切割成果產(chǎn)生DNA片段末端形式為 。（2）不同來(lái)源DNA片段結(jié)合，在這里需要酶應(yīng)是 連接酶，此酶作用是在 與 之間形成 鍵，而起“縫合”作用。3、“運(yùn)載工具”——目基因進(jìn)入受體細(xì)胞載體目基因載體是基因運(yùn)送工具，在基因操作過(guò)程中，使用目基因載體有兩個(gè)目：一是用它作為運(yùn)載工具，將目基因送到宿主細(xì)胞中去；二是運(yùn)用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目基因進(jìn)行大量復(fù)制。因而作為目基因載體必要具備三個(gè)條件：一是能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制，二是具備各種限制性?xún)?nèi)切酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接，三是具備某些標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。事實(shí)上自然存在質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進(jìn)行人工改造后才干用于基因工程操作?！舅伎碱}6】作為基因運(yùn)送工具——載體，必要具備條件及理由是A、可以在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來(lái)并大量復(fù)制，以便提供大量目基因B、具備各種限制酶切點(diǎn)，以便于目基因表達(dá)C．具備某些標(biāo)記基因，以便為目基因表達(dá)提供條件D、可以在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，以便于進(jìn)行篩選（二）基因工程基本操作程序1、獲得目基因DNA復(fù)制和PCR技術(shù)DNA復(fù)制重要在細(xì)胞內(nèi)完畢，以DNA兩條鏈為模板，依照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成兩個(gè)完全相似DNA分子過(guò)程。復(fù)制條件是：以DNA雙鏈為模板，以四中脫氧核苷酸為原料，需要線(xiàn)立體供應(yīng)能量，還需要各種酶，如解旋酶、DNA聚合酶等。PCR技術(shù)是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段核酸合成技術(shù)。它遵循原理與DNA復(fù)制原理相似，條件是有一段以知目基因核苷酸序列和依照核苷酸序列合成引物，原料是四種脫氧核苷酸，也需要各種酶，如（耐高溫）DNA聚合酶，此酶和普通DNA聚合酶相比，要耐高溫。成果使目基因片段在短時(shí)間內(nèi)成百萬(wàn)倍地?cái)U(kuò)增PCR擴(kuò)增是獲取目基因一種非常有用辦法，也是進(jìn)行分子鑒定和檢測(cè)一種很敏捷辦法?！舅伎碱}7】下列獲取目基因辦法中需要模板鏈?zhǔn)洽購(gòu)幕蛭膸?kù)中獲取目基因②運(yùn)用PCR技術(shù)擴(kuò)增目基因③反轉(zhuǎn)錄法④通過(guò)DNA合成儀運(yùn)用化學(xué)辦法人工合成A．①②③④B．①②③ C．②③④D．②③【思考題8】下列關(guān)于PCR過(guò)程論述中，不對(duì)的是A．變性過(guò)程中破壞是DNA分子內(nèi)堿基對(duì)之間氫鍵，也可以運(yùn)用解旋酶來(lái)實(shí)現(xiàn)B．復(fù)制過(guò)程中引物與DNA模板鏈結(jié)合是依托堿基互補(bǔ)配對(duì)原則完畢C．延伸過(guò)程中需要DNA聚合酶、能量、四種核糖核苷酸D．PCR技術(shù)與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶最適溫度較高2、制備重組DNA分子（基因表達(dá)載體構(gòu)建）——基因工程核心目基因和質(zhì)粒相結(jié)合形成重組質(zhì)粒過(guò)程是：（1）：用一種限制性?xún)?nèi)切酶切割質(zhì)粒，使其浮現(xiàn)一種有黏性末端切口；（2）：用同一種限制性?xún)?nèi)切酶切斷目基因，產(chǎn)生相似黏性末端；（3）：將切下目基因片段插入到質(zhì)粒切口處，在加入適量DNA連接酶，使質(zhì)粒與目基因結(jié)合成重組質(zhì)粒。不同受體細(xì)胞及目基因?qū)胧荏w細(xì)胞辦法不同，基因表達(dá)載體構(gòu)建上也會(huì)有所差別（如啟動(dòng)子不同等）。重組DNA（基因表達(dá)載體）構(gòu)成：目基因、啟動(dòng)子、終結(jié)子、標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)【思考題9】制備重組DNA分子目是什么？使目基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下代，同步使目基因可以表達(dá)和發(fā)揮作用?！舅伎碱}10】（09上海理綜卷）科學(xué)家運(yùn)用基因工程技術(shù)將人胰島素基因與大腸桿菌質(zhì)粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內(nèi)獲得成功表達(dá)。圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質(zhì)粒DNA結(jié)合位置，它們彼此能結(jié)合根據(jù)是 A．基因自由組合定律 B．半保存復(fù)制原則 C．基因分離定律 D．堿基互補(bǔ)配對(duì)原則【思考題11】科學(xué)家在哺育抗蟲(chóng)棉時(shí)，通過(guò)了許多復(fù)雜過(guò)程和不懈努力，才獲得成功。起初把蘇云金芽孢桿菌抗蟲(chóng)基因插入載體質(zhì)粒中，然后導(dǎo)入棉花受精卵中，成果抗蟲(chóng)基因在棉花體內(nèi)沒(méi)有表達(dá)。然后在插入抗蟲(chóng)基因質(zhì)粒中插入啟動(dòng)子(抗蟲(chóng)基因首端)，導(dǎo)人棉花受精卵，長(zhǎng)成棉花植株還是沒(méi)有抗蟲(chóng)能力?？茖W(xué)家又在有啟動(dòng)子、抗蟲(chóng)基因質(zhì)粒中插入終結(jié)子(抗蟲(chóng)基因末端)，導(dǎo)入棉花受精卵，成果成長(zhǎng)植株，有了抗蟲(chóng)能力。由以上過(guò)程推知，作為目基因運(yùn)載體應(yīng)具備構(gòu)造是A．目基因、啟動(dòng)子B．目基因、終結(jié)子C．目基因、啟動(dòng)子、終結(jié)子D．目基因、啟動(dòng)子、終結(jié)子、標(biāo)記基因【思考題12】（09浙江卷）下列關(guān)于基因工程論述，錯(cuò)誤是A．目基因和受體細(xì)胞均可來(lái)自動(dòng)、植物或微生物B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類(lèi)慣用工具酶C．人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)胰島素原無(wú)生物活性D．載體上抗性基因有助于篩選含重組DNA細(xì)胞和增進(jìn)目基因表達(dá)3、轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞（將目基因?qū)胧荏w細(xì)胞）轉(zhuǎn)化辦法：農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)、基因槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)、花粉管通道技術(shù)、顯微注射技術(shù)【思考題13】采用基因工程辦法哺育抗蟲(chóng)棉，下列導(dǎo)入目基因做法對(duì)的是()①將毒素蛋白注射到棉受精卵中②將編碼毒素蛋白DNA序列，注射到棉受精卵中③將編碼毒素蛋白DNA序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)人細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)④將編碼毒素蛋白DNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉子房并進(jìn)入受精卵A、①②B、②③C、③④D、①④4、篩選出獲得目基因受體細(xì)胞、培養(yǎng)受體細(xì)胞并誘導(dǎo)目基因表達(dá)（目基因檢測(cè)與鑒定）檢測(cè)質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒與否導(dǎo)入受體細(xì)胞，需運(yùn)用質(zhì)粒上某些標(biāo)記基因（抗性基因）特性，即對(duì)已經(jīng)導(dǎo)入質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒、自身無(wú)相應(yīng)特性受體細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，依照受體細(xì)胞與否具備相應(yīng)特性來(lái)擬定重組質(zhì)粒與否進(jìn)入受體細(xì)胞。例如質(zhì)粒上有抗四環(huán)素和抗氨芐青霉素這兩個(gè)特性基因，用含四環(huán)素或氨芐青霉素選取培養(yǎng)基，受體細(xì)胞凡能生長(zhǎng)則表白質(zhì)粒導(dǎo)入成功。基因成功表達(dá)標(biāo)志是受體細(xì)胞通過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯過(guò)程合成出目基因相應(yīng)蛋白質(zhì)，可通過(guò)抗原---抗體反映進(jìn)行檢測(cè)。也可通過(guò)個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：如抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等?！舅伎碱}14】用某人胰島素基因制成DNA探針，檢測(cè)下列物質(zhì)，能形成雜交分子是①該人胰島A細(xì)胞中DNA②該人胰島B細(xì)胞mRNA③該人胰島A細(xì)胞mRNA④該人肝細(xì)胞DNAA．①②③④B．①②③C．①②④D．②【課堂鞏固】1．生命活動(dòng)中起催化作用酶都具備一定專(zhuān)一性，下列四種酶作用部位分別是 ①限制性?xún)?nèi)切酶 ②解旋酶 ③腸肽酶 ④ATP水解酶A．氫鍵、磷酸二酯鍵、氨基、高能磷酸鍵B．磷酸二酯鍵、堿基、肽鍵、高能磷酸鍵C．磷酸二酯鍵、氫鍵、氨基、磷酸鍵D．磷酸二酯鍵、氫鍵、肽鍵、高能磷酸鍵2．下圖是將人生長(zhǎng)激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制造“工程菌”示意圖。已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上基因。判斷下列說(shuō)法對(duì)的是A．將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌B慣用辦法是顯微注射法或基因槍法B．將完畢導(dǎo)入過(guò)程后細(xì)菌涂布在具有氨芐青霉素培養(yǎng)基上，能生長(zhǎng)只是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒細(xì)菌C．將完畢導(dǎo)入過(guò)程后細(xì)菌涂布在具有四環(huán)素培養(yǎng)基上，能生長(zhǎng)就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A細(xì)菌D．目基因成功表達(dá)標(biāo)志是受體細(xì)胞能在具有氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)3．限制酶是一種核酸內(nèi)切酶，可辨認(rèn)并切割DNA分子上特定核苷酸序列。下圖為四種限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ辨認(rèn)序列和切割位點(diǎn)BamBamHⅠ↓EcoRⅠ↓HindⅢ↓BglⅡ↓↑GGATCCGAATTCAAGCTTAGATCTCCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGA↑↑↑切割出來(lái)DNA黏性末端可以互補(bǔ)配對(duì)是A．BamHⅠ和EcoRⅠB．BamHⅠ和HindⅢC．BamHⅠ和BglⅡD．EcoRⅠ和HindⅢ4．關(guān)于限制性?xún)?nèi)切酶說(shuō)法中，對(duì)的是（多選）A．重要從真核生物中分離純化出來(lái)B．能在特定位點(diǎn)上切割DNA分子C．對(duì)目基因和運(yùn)載體必須用兩種特定限制性?xún)?nèi)切酶進(jìn)行切割，產(chǎn)生特定黏性末端D．一種限制性?xún)?nèi)切酶只能辨認(rèn)一種特定核苷酸序列5．用于判斷目基因與否轉(zhuǎn)移成功辦法中，屬于分子檢測(cè)是（多選）A．通過(guò)害蟲(chóng)吃棉葉看其與否死亡B．目基因片段與DNA探針能否形成雜交帶C．目基因轉(zhuǎn)錄形成mRNA與DNA探針能否形成雜交帶D．目基因表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)能否與抗體形成雜交帶6.（09上海卷）人體細(xì)胞內(nèi)具有抑制癌癥發(fā)生P53基因，生物技術(shù)可對(duì)此類(lèi)基因變化進(jìn)行檢測(cè)。（1）目基因獲取辦法普通涉及________和_______