基因工程高中生物

基因工程的基本操作程序第一頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?5/8/2024原核細胞的基因結(jié)構(gòu)(補充內(nèi)容）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游與RNA聚合酶結(jié)合位點啟動子終止子①不編碼蛋白質(zhì)。：編碼蛋白質(zhì),連續(xù)不間斷編碼區(qū)非編碼區(qū)原核細胞的基因結(jié)構(gòu)②調(diào)控遺傳信息表達,上游有啟動子，下游有終止子啟動子第二頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?5/8/2024真核細胞的基因結(jié)構(gòu)（補充內(nèi)容）編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點內(nèi)含子外顯子啟動子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游真核細胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列：有調(diào)控作用,上游有啟動子，下游有終止子非編碼序列：包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子第三頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?5/8/2024原核細胞真核細胞不同點編碼區(qū)是_____的編碼區(qū)是間隔的、_____的相同點都由能夠編碼蛋白質(zhì)的______和具有調(diào)控作用的______區(qū)組成的原核細胞與真核細胞的基因結(jié)構(gòu)比較連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)非編碼第四頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?5/8/2024基因工程的基本操作程序1、目的基因的獲取2、基因表達載體的構(gòu)建3、將目的基因?qū)胧荏w細胞4、目的基因的檢測與鑒定第五頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?5/8/2024目前被較廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等?；虿僮鞯幕静襟E一、目的基因的獲取——將需要的基因從供體生物

的細胞內(nèi)提取出來。供體生物細胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶第六頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?5/8/2024一、目的基因的獲取1、目的基因主要是指______________________編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因請舉出三個以上的例子2、獲取目的基因的常用方法（1）從基因文庫中獲取（2）利用PCR技術(shù)擴增（3）人工合成第七頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物75/8/2024(1)從基因文庫中獲取目的基因什么是基因文庫？什么是基因組文庫？什么是部分基因文庫？怎樣從基因文庫中得到我們所需的目的基因？目的基因的有關(guān)信息與什么相聯(lián)系？第八頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?5/8/2024概念：基因文庫（genelibrary）基因組文庫部分基因文庫（如cDNA文庫）將含有某種生物不同基因的許多DNA片段,導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因,稱為基因文庫(genelibrary)第九頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物95/8/2024基因組文庫:

基因文庫中包含了一種生物所有的基因,這種基因文庫叫做基因組文庫.部分基因文庫:

基因文庫中包含了一種生物的一部分基因,這種基因文庫叫做部分基因文庫.第十頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?05/8/2024基因組文庫與部分基因文庫的關(guān)系第十一頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?15/8/2024第十二頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?25/8/2024思考：基因文庫如何構(gòu)建？如果用某種生物發(fā)育的某個時期的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補DNA（也叫cDNA）片段，與載體連接后儲存在一個受體菌群中，那么，這個受體菌群體就構(gòu)成了這種生物的cDNA文庫。這種方法稱——反轉(zhuǎn)錄法第十三頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?35/8/2024cDNA文庫的構(gòu)建mRNA反轉(zhuǎn)錄cDNA(互補DNA）DNA聚合酶雙鏈DNA②反轉(zhuǎn)錄法：基因重組反轉(zhuǎn)錄酶mRNAcDNA第十四頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?45/8/2024基因組DNA文庫cDNA文庫基因組DNA文庫與cDNA文庫的比較第十五頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?55/8/2024（3）如何從基因文庫中得到所需要的基因？依據(jù)：目的基因的有關(guān)信息。如：根據(jù)基因的核苷酸序列基因的功能基因在染色體上的位置基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA基因翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性。第十六頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物165/8/20241、構(gòu)建基因組DNA文庫時，首先應(yīng)分離細胞的A、染色體DNA

B、線粒體DNAC、總mRNA

D、tRNA2、目的基因可從基因文庫中獲得，下列有關(guān)基因文庫的描述正確的是A、某生物的全套基因就是一個基因文庫B、將含有某種生物不同的許多DNA片段，導(dǎo)入某個生物體內(nèi)，則這個生物就是一個基因文庫C、含有一種生物所有基因的基因文庫叫做基因組文庫D、含有一種生物的一部分基因的基因文庫叫cDNA文庫AC第十七頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?75/8/2024（2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因PCR——聚合酶鏈式反應(yīng)是一項生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。通過此技術(shù)，可獲取大量的目的基因。第十八頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物185/8/2024PCR技術(shù)原理：前提：原料方式PCR擴增儀DNA復(fù)制一段已知目的基因的核苷酸序列：以_____方式擴增，即____（n為擴增循環(huán)的次數(shù)）指數(shù)2n模板DNA；DNA引物；四種脫氧核苷酸；熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）；離子第十九頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?95/8/2024

過程變性、退火、延伸三步曲變性：加熱至90～95℃雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA退火：冷卻至55～60℃部分引物與模板的單鏈DNA的特定互補部位相配對和結(jié)合延伸：加熱至70～75℃以目的基因為模板，合成互補的新DNA鏈變性退火延伸第二十頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?05/8/20241、在遺傳工程中，若有一個控制有利性狀的DNA分子片段為ATGTG／TACAC，要使其數(shù)量增多，可用PCR技術(shù)進行人工復(fù)制，復(fù)制時應(yīng)給予的條件是①雙鏈DNA分子為模板②ATGTG或TACAC模板鏈③四種脫氧核苷酸④四種核苷酸⑤DNA聚合酶⑥熱穩(wěn)定DNA聚合酶⑦引物⑧溫度變化⑨恒溫A．①③④⑦⑨B．①④⑥⑦⑧C．②⑤⑥⑦⑨D．①③⑥⑦⑧D2、在基因工程中，把選出的目的基因（共1000個脫氧核苷酸對，其中腺嘌呤脫氧核苷酸是460個）放入DNA擴增儀中擴增4代，那么，在擴增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是A.540個 B.8100個 C.17280個 D.7560個B第二十一頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物215/8/2024（3）人工合成——根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列推測推測目的基因化學(xué)合成第二十二頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物225/8/20241、在已知序列信息的情況下，獲取目的基因的最方便方法是A、化學(xué)合成法

B、基因組文庫法C、cDNA文庫法

D、聚合酶鏈反應(yīng)2、下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是①從基因文庫中獲取目的基因②利用PCR技術(shù)擴增目的基因③反轉(zhuǎn)錄法④通過DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成A．①②③④B．①②③C．②③④ D．②③AD第二十三頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?35/8/20243、目的基因主要是指_______________的結(jié)構(gòu)基因。獲得目的基因的常見方法有三種：（1）從基因文庫中獲取目的基因，根據(jù)基因的_________序列，基因在________上的位置，基因的________產(chǎn)物mRNA，基因的_______產(chǎn)物蛋白質(zhì)等獲取目的基因。（2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因，該技術(shù)是一項在________完成的核酸合成技術(shù)，前提條件是有一段已知目的基因的________序列，以便于合成_________。（3）如果基因較小且核苷酸序列已知，可以通過____________方法。編碼蛋白質(zhì)核苷酸染色體轉(zhuǎn)錄表達體外核苷酸引物人工合成第二十四頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?45/8/2024二、基因表達載體的構(gòu)建——核心（1）用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出____________。（2）用___________切斷目的基因，使其產(chǎn)生_________________。（3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶的黏性末端切口DNA連接酶相同1.過程:第二十五頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物255/8/2024質(zhì)粒目的基因限制酶處理一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶表達載體同種1.過程:第二十六頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物265/8/20242、基因表達載體的作用a、使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并遺傳給子代b、同時使目的基因能表達和發(fā)揮作用思考：作為基因工程表達載體，只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎？為什么？第二十七頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?75/8/2024不可以。因為目的基因在表達載體中得到表達并發(fā)揮作用，還需要有其他控制元件，如啟動子、終止子和標記基因等。必須構(gòu)建上述元件的主要理由是：（1）生物之間進行基因交流，只有使用受體生物自身基因的啟動子才能比較有利于基因的表達；（2）通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動子，只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無法轉(zhuǎn)錄；（3）目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標記；（4）為了增強目的基因的表達水平，往往還要增加一些其他調(diào)控元件，如增強子等；（5）有時需要確定目的基因表達的產(chǎn)物存在于細胞的什么部位，往往要加上可以標識存在部位的基因（或做成目的基因與標識基因的融合基因），如綠色熒光蛋白基因等。第二十八頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?85/8/20243.基因表達載體的組成：它們有什么作用？a、目的基因b、啟動子c、終止子d、標記基因位于基因的首端,是mRNA結(jié)合位點位于基因的末端,終止轉(zhuǎn)錄檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞第二十九頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?95/8/20241、（多選）一個基因表達載體的構(gòu)建應(yīng)包括A．目的基因B．啟動子C．終止子D．標記基因ABCD2、下列關(guān)于基因表達載體的敘述不正確的是A．啟動子是與RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，是起始密碼B．啟動子和終止子都是特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段，對mRNA的轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用C．標記基因是為了鑒別受體細胞中是否有目的基因從而便于篩選D．基因表達載體的構(gòu)建視受體細胞及導(dǎo)入方式不同而有所差別A3、目前轉(zhuǎn)基因工程可以A.打破地理隔離但不能突破生殖隔離B.打破生殖隔離但不能突破地理隔離C.完全突破地理隔離和生殖隔離D.部分突破地理隔離和生殖隔離C第三十頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?05/8/2024常用的受體細胞：有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細胞等。將目的基因?qū)胧荏w細胞的原理借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。三、將目的基因?qū)胧荏w細胞第三十一頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?15/8/20241、將目的基因?qū)胫参锛毎?）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點:能感染雙子葉植物和祼子植物,對單子葉植物無感染能力Ti質(zhì)粒的T—DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞并整合到其染色體上轉(zhuǎn)化過程:Ti質(zhì)粒目的基因構(gòu)建表達載體導(dǎo)入植物細胞插入植物細胞染色DNA表達新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌第三十二頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?25/8/2024（2）基因槍法基因槍法又稱微彈轟擊法，是利用壓縮氣體產(chǎn)生的動力，將包裹在金屬顆粒表面的表達載體DNA打入受體細胞中，使目的基因與其整合并表達的方法。第三十三頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?35/8/2024（3）花粉通道法植物花粉在柱頭上萌發(fā)后，花粉管要穿過花柱直通胚囊?；ǚ酃芡ǖ婪ň褪窃谥参锸芊酆螅ǚ坌纬傻幕ǚ酃苓€未愈合前，剪去柱頭，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道進入受體細胞。第三十四頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?45/8/20242、將目的基因?qū)雱游锛毎椒?顯微注射技術(shù)操作程序:提純含目的基因表達載體取受精卵顯微注射移植到子宮受精卵發(fā)育新性狀動物第三十五頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?55/8/20243、將目的基因?qū)胛⑸锛毎Ｓ梅ǎ篊a2+處理常用菌：大腸桿菌微生物作受體細胞原因：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對少過程：Ca2+處理大腸桿菌感受態(tài)細胞表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA第三十六頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?65/8/20241、基因工程中科學(xué)家常用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞，原因是A．結(jié)構(gòu)簡單、操作方便B．繁殖速度快C．遺傳物質(zhì)含量少、簡單D．性狀穩(wěn)定、變異少2、基因工程常用的受體細胞有①大腸桿菌②枯草桿菌③支原體④動植物細胞A．①②③④B．①②③C．②③④D．①②④BD3、基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計施工的，在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是A.人工合成基因B.目的基因與運載體結(jié)合C.將目的基因?qū)胧荏w細胞D.目的基因的檢測和表達C第三十七頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物375/8/20244.采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是①將毒素蛋白質(zhì)注射到棉受精卵中②將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中③將編碼毒素蛋白的DNA序列與細菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵中④將編碼毒素蛋白的DNA序列與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng)A．①②B．②③C．③④D．①④C5.下列屬于基因工程中導(dǎo)入目的基因方法的是①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法②基因槍法③花粉管道法④顯微注射法⑤胚胎移植⑥D(zhuǎn)NA分子雜交法A．①②③④⑤⑥B．①②③④⑤C．①②③④D．①③④⑤⑥C第三十八頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物385/8/2024(四)目的基因的檢測與鑒定檢測①導(dǎo)入檢測：目的基因是否導(dǎo)入受體細胞方法——DNA分子雜交②表達檢測轉(zhuǎn)錄檢測——分子雜交翻譯檢測——抗原抗體雜交分子檢測法鑒定抗蟲鑒定抗病鑒定活性鑒定等個體水平的鑒定第三十九頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物395/8/2024知識延伸——DNA分子雜交技術(shù)該方法是根據(jù)堿基互補配對原則，把互補的雙鏈DNA解開，把單股的DNA小片段用同位素、熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑等進行標記，之后同被檢測的DNA中的同源互補序列雜交，從而檢出所要查明的DNA或基因。第四十頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?05/8/2024返回第四十一頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?15/8/20241、用β-珠蛋白的DNA探針可以檢測出的遺傳病是A．鐮刀狀細胞貧血癥B．白血病C．壞血病D．苯丙酮尿癥A2、應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷疾病的過程中必須使用基因探針才能達到檢測疾病的目的。這里的基因探針是A．用于檢測疾病的醫(yī)療器械B．用放射性同位素或熒光分子等標記的DNA分子C．合成β-珠蛋白的DNAD．合成苯丙羥化酶的DNA片段B第四十二頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物425/8/2024思考與探究：2.根據(jù)農(nóng)桿菌可將目的基因?qū)腚p子葉植物的機理,你能分析出不能導(dǎo)入單子葉植物的原因嗎?若將一個抗病基因?qū)胄←溨?理論上講你應(yīng)該怎樣做?①要選擇合適的農(nóng)桿菌菌株，因為不是所有的農(nóng)桿菌菌株都可以侵染單子葉植物；②要加趨化和誘導(dǎo)的物質(zhì)，一般為乙酰丁香酮等，目的是使農(nóng)桿菌向植物組織的受傷部位靠攏（趨化性）和激活農(nóng)桿菌的Vir區(qū)（誘導(dǎo)）的基因，使T-DNA轉(zhuǎn)移并插入到染色體DNA上。3.利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出人的胰島素，聯(lián)系前面有關(guān)細胞器功能的知識，結(jié)合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生產(chǎn)人的糖蛋白，可以用大腸桿菌嗎？有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價結(jié)合的糖鏈，這些糖鏈是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體上加工完成的，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體存在于真核細胞中，大腸桿菌不存在這兩種細胞器，因此，在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的。第四十三頁，編輯于星期二：二十一點三十五分?；蚬こ谈咧猩?35/8/20244.β-珠蛋白是動物血紅蛋白的重要組成成分。當它的成分異常時，動物有可能患某種疾病，如鐮刀形細胞貧血癥。假如讓你用基因工程的方法，使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的β-珠蛋白，想一想，應(yīng)如何進行設(shè)計？（1）從小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的編碼序列（cDNA)。（2）將cDNA前接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子，另外加上抗四環(huán)素的基因，構(gòu)建成一個表達載體。（3）將表達載體導(dǎo)入無四環(huán)素抗性的大腸桿菌中，然后在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌。如果表達載體未進入大腸桿菌中，大腸桿菌會不含有抗四環(huán)素基因而死掉；如果培養(yǎng)基上長出大腸桿菌菌落，則表明β-珠蛋白基因已進入其中。（4）培養(yǎng)進入了β-珠蛋白基因的大腸桿菌，收集菌體，破碎后從中提取β-珠蛋白。第四十四頁，編輯于星期二：二十一點三十五分。基因工程高中生物445/8/2024