浙科版生物选修基因工程课件(ppt)浙科版生物选修基因工程课件目目 录录专题专题1 基因工程基因工程专题专题2 细胞工程细胞工程专题专题3 胚胎工程胚胎工程专题专题4 生物技术的安全性和伦理问题生物技术的安全性和伦理问题专题专题5 生态工程生态工程专题1 基因工程基础理论和技术的发展催生了基因工程基础理论和技术的发展催生了基因工程2020世纪中叶，基础理论取得了重大突破世纪中叶，基础理论取得了重大突破1.DNA1.DNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明2.DNA2.DNA双螺旋结构和中心法则的确立双螺旋结构和中心法则的确立3.3.遗传密码的破译遗传密码的破译 基因工程又叫基因拼接技术或基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生重组技术。该技术是在生物体外，通过对物体外，通过对DNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的生物类型和生使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的生物类型和生物产品。物产品。一、基因工程的概念一、基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程实质实质结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平定向定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组基本工具：基本工具：限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分子运输车分子运输车”二、二、 DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端：黏性末端：被限制酶切开的被限制酶切开的DNADNA两条单链的切口，带有几个伸出的两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。1 1、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，从识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。产生的是平末端。当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，从识别序列的中心轴线两侧切开时，产生的是黏性末端。产生的是黏性末端。识别双链识别双链DNADNA分子的某种特定的核苷酸序列，并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且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。磷酸二酯键断开。主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。40004000种。种。 （1 1）来源：）来源： （2 2）种类：）种类： （3 3）作用：）作用：（4 4）结果：）结果： 形成两种末端形成两种末端黏性末端黏性末端平末端平末端1 1、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”（小结）（小结）要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNADNA用同一种限制酶来切割，会用同一种限制酶来切割，会怎样呢？怎样呢？ 会产生相同的黏性末端。会产生相同的黏性末端。 是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成 重组的重组的DNADNA分子了分子了? ? 实际还不够实际还不够, ,还需要还需要DNADNA连接酶进行连接。连接酶进行连接。思考题：思考题：1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：Ecoli DNA连接酶（黏性末端）连接酶（黏性末端）T4 DNA连接酶连接酶 （黏性末端和平末端黏性末端和平末端）磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。2 2、 DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”3 3、基因进入受体细胞的运载体基因进入受体细胞的运载体“分子运输车分子运输车”（1 1）运载体的作用）运载体的作用u作为运载工具，将外源基因作为运载工具，将外源基因( (抗虫基因抗虫基因) )转移到受体细胞转移到受体细胞( (棉花细棉花细胞胞) )中去。中去。u利用运载体在受体细胞利用运载体在受体细胞( (棉花细胞棉花细胞) )内，对外源基因内，对外源基因( (抗虫基因抗虫基因) )进进行大量复制。行大量复制。（随载体的复制而复制）（随载体的复制而复制）（2）作为运载体必须具备的条件）作为运载体必须具备的条件u能够在宿主细胞中自我复制并稳定地保存。能够在宿主细胞中自我复制并稳定地保存。u具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。u具有某些标记基因，便于进行筛选。具有某些标记基因，便于进行筛选。u必需是安全的，不会对受体必需是安全的，不会对受体 细胞有害。细胞有害。u大小应适合，便于提取和操作大小应适合，便于提取和操作（3）常用的运载体）常用的运载体 3 3、基因进入受体细胞的运载体基因进入受体细胞的运载体“分子运输车分子运输车”u细菌细胞质的质粒细菌细胞质的质粒u噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物u动植物病毒动植物病毒注意：真正用作运载体的质粒都注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。是人工改造过的。质粒：质粒： 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。分子。 质粒是基因工程最常用的运载体。质粒是基因工程最常用的运载体。 绝大多数细菌质粒都是闭合环状绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。菌中有多个。3 3、基因进入受体细胞的运载体基因进入受体细胞的运载体“分子运输车分子运输车” 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。只能在宿主细胞内成。 质粒是一种裸露的、结构简单、独质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核立于细菌染色体（即拟核DNADNA）之外，）之外，并且具有自我复制能力的双链环状并且具有自我复制能力的双链环状DNADNA分子。分子。质粒是基因工程最常用的运载体。质粒是基因工程最常用的运载体。（补充知识）基因的结构（补充知识）基因的结构1 1、原核细胞的基因结构、原核细胞的基因结构非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 与与RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点启动子启动子终止子终止子RNARNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。结合。转录开始后，转录开始后，RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA分子移动，并以分子移动，并以DNADNA分子分子的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNA。转录完毕后，转录完毕后，RNARNA链释放出来，紧接着链释放出来，紧接着RNARNA聚合酶也从聚合酶也从DNADNA模板链上脱落下来。模板链上脱落下来。原核原核细胞细胞的基的基因结因结构构能转录相应的信使能转录相应的信使RNARNA，能编码蛋白质，能编码蛋白质 编码区编码区非编码区非编码区不能转录为信使不能转录为信使RNARNA，不能编码蛋白质。，不能编码蛋白质。有调控遗传信息表达的核苷酸序列，有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在该序列中，最重要的是位于编码区在该序列中，最重要的是位于编码区上游的上游的RNARNA聚合酶结合位点。聚合酶结合位点。启动子启动子2 2、真核细胞的基因结构、真核细胞的基因结构编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点内含子内含子 外显子外显子 启动子启动子终止子终止子编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 能够编码蛋白质的序列叫做外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内含子不能够编码蛋白质的序列叫做内含子内含子：内含子： 外显子：外显子： 真真核核细细胞胞的的 基基因因结结构构编码区编码区非编码区非编码区外显子：能编码蛋白质的序列外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列有调控作用的核苷酸序列，包括位于编有调控作用的核苷酸序列，包括位于编码区上游的码区上游的RNARNA聚合酶结合位点。聚合酶结合位点。非编码序列：非编码序列：包括非编码区和内含子包括非编码区和内含子 启动子与起始密码启动子与起始密码 启启启启 动动动动 子子子子 起起起起 始始始始 密密密密 码码码码 位位位位 置置置置 DNADNADNADNA上上上上基基基基因因因因的的的的非非非非编编编编码码码码区区区区，在在在在编编编编码码码码区区区区上上上上游游游游段段段段（左左左左侧）侧）侧）侧）位位位位于于于于mRNAmRNAmRNAmRNA上上上上的的的的开开开开始始始始位位位位置置置置的的的的密密密密码码码码 （转转转转录产物）录产物）录产物）录产物） 功功功功 能能能能 转转转转录录录录时时时时与与与与RNARNARNARNA聚聚聚聚合合合合酶酶酶酶结结结结合合合合，对对对对转转转转录录录录mRNAmRNAmRNAmRNA起起起起调调调调控作用。控作用。控作用。控作用。是是是是翻翻翻翻译译译译的的的的开开开开始始始始，是是是是肽肽肽肽链链链链延延延延伸伸伸伸的的的的第第第第一一一一个个个个氨基酸的位点。氨基酸的位点。氨基酸的位点。氨基酸的位点。原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞不同点不同点编码区是编码区是_的的编码区是间隔的、编码区是间隔的、_的的相同点相同点都由能够编码蛋白质的都由能够编码蛋白质的_和具和具有调控作用的有调控作用的_区组成的区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构比较思思考考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？细胞与真核细胞基因结构一样长吗？连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码二、基因工程基本操作的四个步骤二、基因工程基本操作的四个步骤目的基因的获取目的基因的获取基因表达载体的构建基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定（一）目的基因的获取（一）目的基因的获取1 1、目的基因主要是指、目的基因主要是指_人们所需要的特定基因人们所需要的特定基因2 2、获取目的基因的常用方法、获取目的基因的常用方法（1 1）从基因文库中获取）从基因文库中获取（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增技术扩增（3 3）人工合成）人工合成未知序列未知序列已知序列已知序列（1 1）从基因文库中获取目的基因：）从基因文库中获取目的基因：基因文库基因文库: : 将含有某种生物不同基因的许多将含有某种生物不同基因的许多DNADNA片段片段, ,导入受体菌导入受体菌的群体中储存的群体中储存, ,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因因, ,称为基因文库称为基因文库(gene library)(gene library)基因组文库基因组文库: : 基因文库中包含了一种生物所有的基因基因文库中包含了一种生物所有的基因, ,这种基因文这种基因文库叫做基因组文库库叫做基因组文库. .部分基因文库部分基因文库: : 基因文库中包含了一种生物的一部分基因基因文库中包含了一种生物的一部分基因, ,这种基因这种基因文库叫做部分基因文库文库叫做部分基因文库. .基因组文库和部分基因文库基因组文库和部分基因文库(cDNA文库文库)比较比较 概念：概念：PCRPCR全称为全称为_，是在生物，是在生物_复制复制_的核酸合成技术的核酸合成技术 条件：条件：_、 _、_ _ 、 _ _ 等等 前提条件：前提条件： 。原理：原理：_方式：以方式：以_方式扩增，即方式扩增，即_（n n为扩增循环的次数）为扩增循环的次数）结果：结果：多聚酶链式反应多聚酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶指数指数2 2n n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增(2)(2)利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因双链的解开双链的解开过程：过程：a a、DNADNA变性（变性（90-9590-95）：）：双链双链DNADNA模板在热作用下，模板在热作用下，_断裂，形成断裂，形成_b b、退火（、退火（复性复性55-6055-60）：）：系统温度降低，引物与系统温度降低，引物与DNADNA模板结合，形成局部模板结合，形成局部_。 c c、延伸（、延伸（70-7570-75）：）：在在TaqTaq酶的作用下，从引物的酶的作用下，从引物的55端端33端延伸，合成端延伸，合成与模板互补的与模板互补的_。 氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链（3）人工合成）人工合成反转录法：反转录法： 以目的基因转录成的以目的基因转录成的信使信使RNARNA为模板，反转录成为模板，反转录成互补的单链互补的单链DNADNA，然后在酶，然后在酶的作用下合成双链的作用下合成双链DNADNA，从，从而获得所需的基因。而获得所需的基因。目的基因的目的基因的mRNAmRNA杂交双链杂交双链( (单链单链RNA/RNA/单链单链DNA)DNA)单链单链DNADNA反转录酶反转录酶DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNADNA( (目的基因目的基因) )（3）人工合成）人工合成根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNADNA法法 ： 根据已知蛋白质的根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相氨基酸序列，推测出相应的信使应的信使RNARNA序列，然后序列，然后按照碱基互补配对原则，按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。原料合成目的基因。蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成1.1.用一定的用一定的_切割切割 质粒，使其出现一个切质粒，使其出现一个切 口，露出口，露出_。2.2.用用_切断目切断目 的基因，使其产生的基因，使其产生_ _ _。二、基因表达载体的构建二、基因表达载体的构建 核心核心3.3.将切下的目的基因片段插入将切下的目的基因片段插入质粒的质粒的_处，再加入适量处，再加入适量_，形成了一个重组，形成了一个重组 DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶相同相同4.一个基因表达载体的组成，除了目的基一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有因外，还必须有、以、以及及等。等。启动子启动子终止子终止子标记基因标记基因质粒质粒DNADNA分子分子一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）限制酶处理限制酶处理同一种同一种4.4.过程过程: :（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建 核心核心5.5.基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：复制原点复制原点+ +目的基因目的基因+ +启动子启动子+ +终止子终止子+ +标记基因标记基因（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建 核心核心启动子：位于基因的首端的一段特殊启动子：位于基因的首端的一段特殊的的DNA片断，它是片断，它是RNA聚合酶识别和聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转结合的部位，有了它才能驱动基因转录出录出mRNA，最终获得蛋白质，最终获得蛋白质终止子：位于基因的尾端的一段特殊终止子：位于基因的尾端的一段特殊的的DNADNA片断，能终止片断，能终止mRNAmRNA的转录的转录标记基因的作用是为了鉴别受体细胞标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来基因的细胞筛选出来( (三三) )将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞转化转化 方法方法将目的基因导入将目的基因导入植物细胞植物细胞将目的基因导入将目的基因导入动物细胞动物细胞将目的基因导入将目的基因导入微生物细胞微生物细胞农杆菌转化法农杆菌转化法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法显微注射法显微注射法感受态细胞感受态细胞目的基因进入目的基因进入_内，并且在受体细内，并且在受体细胞内维持胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达( (三三) )将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞1 1、将目的基因导入植物细胞的方法：、将目的基因导入植物细胞的方法： 农杆菌转化法农杆菌转化法（1 1）农杆菌转化法）农杆菌转化法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法农杆菌介绍农杆菌介绍:Ti质粒上有质粒上有T-DNA,称为可转移的称为可转移的DNA,它可转移到受体细它可转移到受体细胞胞,并整合到受体细并整合到受体细胞染色体胞染色体DNA上上.2 2、将目的基因导入动物细胞、将目的基因导入动物细胞( (受精卵受精卵) )显微注射法显微注射法 -世界上第一例世界上第一例“超级小鼠超级小鼠”的成功的成功设备设备: :显微注射仪显微注射仪3 3、将目的基因导入微生物细胞、将目的基因导入微生物细胞( (三三) )将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞原核生物的特点：原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等过程：过程：用用Ca2+ 处理细胞处理细胞,以增大细菌细胞壁的通透性以增大细菌细胞壁的通透性,使细胞处于一种使细胞处于一种能吸收周围环境中能吸收周围环境中DNA分子的生理状态分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞这种细胞称为感受态细胞.是将是将重组表达载体重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在在一定的温度下促进感受态细胞吸收一定的温度下促进感受态细胞吸收DNADNA分子分子, ,完成转化过程完成转化过程. .目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。四环素四环素抗性基因抗性基因氨苄青霉氨苄青霉素抗性基因素抗性基因( (四四) )目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定 检查是否成功检查是否成功通过目的基因上的标记基因，进行筛选和检测通过目的基因上的标记基因，进行筛选和检测导入过程完成后，全部受体细胞都能摄入导入过程完成后，全部受体细胞都能摄入重组重组DNADNA分子吗？分子吗？真正能摄入重组真正能摄入重组DNADNA分子的受体细胞很少。分子的受体细胞很少。所以要对受体细胞作怎样的处理？所以要对受体细胞作怎样的处理？对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测怎样进行检测？怎样进行检测？DNADNA分子杂交示意图分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的采用一定的技术手段，将两种生物的DNADNA分子的单分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。的单链。 ( (四四) )目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定 检查是否成功检查是否成功检测检测鉴定鉴定检测转基因生物染色体的检测转基因生物染色体的DNADNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNAmRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等过程过程:A.首先取出转基因生物的基因组首先取出转基因生物的基因组DNAB.用含目的基因的用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记片段用放射性同位素等作标记,以此做探针以此做探针C.使探针和转基因生物的基因组杂交使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体表明染色体已插入染色体DNA中中方法方法: : DNADNA分子杂交分子杂交方法方法: : 分分 子子 杂杂 交交方法方法: : 抗原抗体杂交抗原抗体杂交过程过程:用上述探针和转基因生物的用上述探针和转基因生物的mRNA杂交杂交,若出现杂若出现杂交带交带,表明目的基因转录出了表明目的基因转录出了mRNA.为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。变化的个体进一步培养、研究。例：用棉铃饲喂棉例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。抗虫基因并得到表达。苏云金杆菌苏云金杆菌毒蛋白毒蛋白毒蛋白毒蛋白普通棉花抗虫棉普通棉花抗虫棉普通棉花抗虫棉普通棉花抗虫棉基基因因工工程程的的基基本本操操作作程程序序目的基因的获取目的基因的获取基因表达载体的构建基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定1、从基因文库中获取目的基因、从基因文库中获取目的基因2、利用、利用PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因3、化学方法人工合成、化学方法人工合成复制原点复制原点 + + 目的基因目的基因 + + 启动子启动子 + + 终止子终止子 + + 标记基因标记基因农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法、显微注射法、农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法、显微注射法、CaCa2+2+处理法处理法DNADNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原分子杂交技术、分子杂交技术、抗原抗体杂交技术抗体杂交技术分子检测外的个体水平鉴定分子检测外的个体水平鉴定三、基因工程的应用三、基因工程的应用1 1、抗虫转基因植物、抗虫转基因植物方法：方法：从某些生物中分离出具有杀虫活性的从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入农作物中，使其具有基因，将其导入农作物中，使其具有抗虫性抗虫性BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等素基因等（一）植物基因工程硕果累累（一）植物基因工程硕果累累2、抗病转基因生物、抗病转基因生物目的基因包括：目的基因包括：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、抗真菌转基因植物中的有病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、抗真菌转基因植物中的有几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因3 3、抗逆转基因作物、抗逆转基因作物4 4、利用转基因改良植物的品质、利用转基因改良植物的品质方法：方法：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物中，或者将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种酶的活性。改变这些氨基酸合成途径中某种酶的活性。1 1、用于提高动物生长速度、用于提高动物生长速度2 2、用于改善畜产品的品质、用于改善畜产品的品质目的基因：目的基因：生长激素基因生长激素基因（二）动物基因工程前景广阔（二）动物基因工程前景广阔举例举例:将将肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入导入奶牛基因组奶牛基因组，获得转基因牛，其他营养，获得转基因牛，其他营养不变的情况下，乳糖含量大大降低。不变的情况下，乳糖含量大大降低。3 3、用转基因动物生产药物、用转基因动物生产药物-动物乳腺生物反应器动物乳腺生物反应器获取目的基因获取目的基因（例如血清蛋白基因）（例如血清蛋白基因）构建基因表达载体构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）特异表达的启动子）显微注射导入哺乳显微注射导入哺乳动物受精卵中动物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体动物将胚胎送入母体动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）的基因才能表达）4、用转基因动物作器官移植的供体、用转基因动物作器官移植的供体供体动物：供体动物：存在的难题：存在的难题：解决方法：解决方法：猪猪免疫排斥免疫排斥将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。隆猪器官。（三）、基因工程药品异军突起（三）、基因工程药品异军突起工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。胞株系。我国已生产的产品我国已生产的产品：白细胞介素白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等、干扰素、乙肝疫苗等（四）基因诊断和基因治疗（四）基因诊断和基因治疗基因诊断基因诊断定义：基因诊断是用放射性同位素定义：基因诊断是用放射性同位素( (如如3232P)P)、荧光分子等标、荧光分子等标记的记的DNADNA分子做探针，利用分子做探针，利用DNADNA分子杂交原理，鉴定被检测分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。 生物芯片生物芯片 从正常人的基因组中分离出从正常人的基因组中分离出DNA与与DNA芯片杂交就可以得出芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与与DNA芯片杂交就可以芯片杂交就可以得出病变图谱。得出病变图谱。 通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。信息。 基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。 1、体外基因治疗：、体外基因治疗：2、体内基因治疗：、体内基因治疗：从病人体内获得某种细胞，进行培养，从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。最后重新输入患者体内。直接向人体组织细胞中转移基因的治直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。病方法。用于基因治疗的基因种类用于基因治疗的基因种类A.A.从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物。或依靠其表达产物。B.B.反义基因。即通过产生的反义基因。即通过产生的mRNAmRNA分子，与病变基因产生的分子，与病变基因产生的mRNAmRNA进行进行互补，来阻断蛋白质合成。互补，来阻断蛋白质合成。C.C.编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫做自杀基因。编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫做自杀基因。（四）基因诊断和基因治疗（四）基因诊断和基因治疗基因治疗基因治疗1 1、环境监测、环境监测 基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检测环境中探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。的病毒、细菌等污染。 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵敏地反能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。至还可以吸收和转化污染物。2 2、环境污染治理、环境污染治理基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种污能吞食和分解多种污染环境的物质。染环境的物质。（五）基因工程与环境保护（五）基因工程与环境保护纠错笔记纠错笔记五种酶的比较五种酶的比较 项目目种种类作用底作用底物物作用部位作用部位作用作用结果果限制限制酶酶DNA分分子子磷酸二磷酸二酯键形成粘性末端形成粘性末端或平末端或平末端DNA连接接酶酶DNA分分子片段子片段磷酸二磷酸二酯键形成重形成重组DNA分子分子 项目目种种类作用底作用底物物作用部位作用部位作用作用结果果DNA聚合聚合酶酶脱氧核脱氧核苷酸苷酸磷酸二磷酸二酯键形成新的形成新的DNA分子分子DNA(水解水解)酶酶DNA分分子子磷酸二磷酸二酯键形成脱氧核苷形成脱氧核苷酸酸DNA解旋解旋酶酶DNA分分子子碱基碱基对间的的氢键形成形成单链DNA分子分子四、蛋白质工程四、蛋白质工程(一一)蛋白质工程崛起的缘由蛋白质工程崛起的缘由、基因工程、基因工程（）基因工程的实质：（）基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生本身不能将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生本身不能产生的蛋白质，从而表现出新的性状。产生的蛋白质，从而表现出新的性状。（）基因工程的不足：（）基因工程的不足：在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。、天然蛋白质的不足、天然蛋白质的不足天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。全符合人类生产和生活的需要。 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。产中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：1、延长酶的半衰期、延长酶的半衰期2、提高酶的热稳定性、提高酶的热稳定性3、延长药用蛋白的保存期、延长药用蛋白的保存期4、抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。、抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。（二）蛋白质工程的概念（二）蛋白质工程的概念通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组技术改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界技术改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。其中基因工程是关键技术，因此不存在的蛋白质的技术。其中基因工程是关键技术，因此蛋白质工程又被称为第二代基因工程。蛋白质工程又被称为第二代基因工程。基础基础:以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础手段手段:基因修饰或基因合成：基因修饰或基因合成：借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组技术借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组技术目的目的:对现有蛋白质进行改造对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质或制造一种新的蛋白质,以满足人类生以满足人类生产和生活的需要。产和生活的需要。蛋白质工程的主要步骤通常包括：蛋白质工程的主要步骤通常包括：（1）从生物体中分离纯化目的蛋白；）从生物体中分离纯化目的蛋白；（2）测定其氨基酸序列；）测定其氨基酸序列；（3）借借助助核核磁磁共共振振和和X射射线线晶晶体体衍衍射射等等手手段段，尽尽可可能能地地了了解解蛋蛋白质的二维重组和三维晶体结构白质的二维重组和三维晶体结构;（4）设设计计各各种种处处理理条条件件，了了解解蛋蛋白白质质的的结结构构变变化化，包包括括折折叠叠与与去去折叠等对其活性与功能的影响；折叠等对其活性与功能的影响；（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变；）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变；（6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。一级结构(二二)蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的基本原理蛋白质的一级结构，专指多肽链蛋白质的一级结构，专指多肽链中氨基酸（残基）的排列的序列中氨基酸（残基）的排列的序列（sequence）。）。二级结构(二二)蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的基本原理三级结构四级结构(二二)蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的基本原理、蛋白质工程的原理、蛋白质工程的原理（1）了解蛋白质的结构）了解蛋白质的结构方法：自动化测序快速测定大量蛋白质分子的一级结构用射线晶方法：自动化测序快速测定大量蛋白质分子的一级结构用射线晶体衍射法测定三维空间结构，用核磁共振法了解其构象。体衍射法测定三维空间结构，用核磁共振法了解其构象。 （2）改造类型）改造类型 ：大改、中改和小改。：大改、中改和小改。大改：根据氨基酸性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新大改：根据氨基酸性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能。蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能。中改：是指蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域。中改：是指蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域。小改：通过基因工程中的定点诱变技术，有目的地改造蛋白质的性小改：通过基因工程中的定点诱变技术，有目的地改造蛋白质的性质和功能。（定点诱变技术是改变蛋白质的核心技术之一。）质和功能。（定点诱变技术是改变蛋白质的核心技术之一。）(二二)蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的基本原理基因定点诱变技术的理解基因定点诱变技术的理解(苏教版苏教版)项目项目内容内容条条件件原料原料酶酶引物引物能量能量 操作方法操作方法 法法结果结果适应范围适应范围后代中半数为诱变的分子后代中半数为诱变的分子脱氧核苷酸脱氧核苷酸聚合酶和连接酶聚合酶和连接酶含突变顺序的分子片段含突变顺序的分子片段空间结构完全清楚的蛋白质空间结构完全清楚的蛋白质思考：基因定点诱变技术与基因突变的比较思考：基因定点诱变技术与基因突变的比较比较比较基因定点诱变基因定点诱变基因突变基因突变相相同同点点发生的发生的过程过程结果结果不不同同点点场所场所手段手段方向方向DNA复复制过程中制过程中产生新基因，从而产生新性状产生新基因，从而产生新性状生物体外生物体外生物体内生物体内定向改造定向改造不定向性不定向性PCR技术技术物理化学方法物理化学方法、蛋白质工程原理、蛋白质工程原理（）原理：由预期的（）原理：由预期的找到相应找到相应序列序列蛋白质功能蛋白质功能脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能天然蛋白质的合成途径：天然蛋白质的合成途径：蛋白质工程的途径：蛋白质工程的途径：预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸酸序列酸序列酸天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体，延缓胰天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血糖作用，也增岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素加了抗原性，这是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天然，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的-干干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，现，-干扰素蛋白质中有干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第个半胱氨酸（第17位、位、31位和位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨位），推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的果使大肠杆菌中生产的-干扰素的抗病性活性提干扰素的抗病性活性提高到高到108 U/mg，并且比天然，并且比天然-干扰素的贮存稳定干扰素的贮存稳定性高很多。性高很多。水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有多种变异体，由它有多种变异体，由65或或66个氨基酸残基组成。水个氨基酸残基组成。水蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提出改造水蛭素主要变异体础上提出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案，的设计方案，将将47位的位的Asn（天冬酰胺）变成（天冬酰胺）变成Lys（赖氨酸），（赖氨酸），使其与分子内第使其与分子内第4或第或第5位位Thr（苏氨酸）间形成氢（苏氨酸）间形成氢键来帮助水蛭素键来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高凝端肽段的正确取向，从而提高凝血效率，试管试验活性提高血效率，试管试验活性提高4倍，在动物模型上检倍，在动物模型上检验抗血栓形成的效果，提高验抗血栓形成的效果，提高20倍。倍。 现已制备足够多的现已制备足够多的R探针和探针和r探针通过探针来检测某植物探针通过探针来检测某植物相关的基因型。据图回答下列问题：相关的基因型。据图回答下列问题：若已提取到某抗旱植物若已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总的叶肉细胞总DNA， _（能、不（能、不能）以能）以DNA为模板扩增抗旱基因。为模板扩增抗旱基因。R或或r基因经过处理变成单链基因经过处理变成单链DNA，若该处理方法不能用解旋酶，若该处理方法不能用解旋酶，可以采取可以采取_方法处理，破坏的是方法处理，破坏的是 键。键。若被检植物发生若被检植物发生A现象，则被检植物的基因型为现象，则被检植物的基因型为_。（1）能；）能； （2）加热；氢键；）加热；氢键； （3） RR1）以下说法正确的是）以下说法正确的是 （ ） A、所所有有的的限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸序列酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运运载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之一一是是：具具有有多多个限制酶切点，以便与外源基因连接个限制酶切点，以便与外源基因连接 D、基因控制的性状都能在后代表现出来、基因控制的性状都能在后代表现出来C C练习练习2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是）不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能能复复制制 （ ） B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DNAD D练习练习3）有关基因工程的叙述中，错误的是（）有关基因工程的叙述中，错误的是（ ） A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶人工合成目的基因不用限制性内切酶A A练习练习4）有有关关基基因因工工程程的的叙叙述述正正确确的的是是 （ ） A、限制酶只在获得目的基因时才用、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体、质粒都可作为运载体 D、蛋蛋白白质质的的结结构构可可为为合合成成目目的的基基因因提提供供资料资料D D练习练习5）基基因因工工程程是是在在DNA分分子子水水平平上上进进行行设设计计施施工工的的。在在基基因因操操作作的的基基本本步步骤骤中中，不不进进行行碱碱基基互互补补配配对对的的步步骤骤是是 （ ） A、人工合成目的基因、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C C练习练习3.下列四条下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是分子，彼此间具有粘性末端的一组是 A B C D答案：答案：D巩固练习巩固练习:1.人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗生素抗性基因人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗生素抗性基因,该抗该抗性基因的主要作用是性基因的主要作用是 ( )A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.有利于对目的基因是否导入进行检测有利于对目的基因是否导入进行检测C.增加质粒分子的分子量增加质粒分子的分子量D.便于与外源基因连接便于与外源基因连接2.在遗传工程技术中在遗传工程技术中,限制性内切酶主要用于限制性内切酶主要用于 ( )A.目的基因的提取和导入目的基因的提取和导入B.目的基因的提取和检测目的基因的提取和检测C.目的基因与载体的结合和导入目的基因与载体的结合和导入D.目的基因的提取与载体结合目的基因的提取与载体结合BD3.在遗传工程技术中在遗传工程技术中,下列何种目的基因一般以直接分离的方下列何种目的基因一般以直接分离的方法获得法获得 ( )A.人的胰岛素基因人的胰岛素基因 B.蚕的蚕丝蛋白基因蚕的蚕丝蛋白基因C.芽孢杆菌的抗虫基因芽孢杆菌的抗虫基因 D.菜豆储藏蛋白基因菜豆储藏蛋白基因4.1976年年,美国的科学家首次将人的生长抑制素释放因子的美国的科学家首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌基因转移到大肠杆菌,并获得了表达并获得了表达,此文中的表达是指该基此文中的表达是指该基因在大肠杆菌因在大肠杆菌 ( )A.能进行能进行DNA复制复制B.能传递给细菌后代能传递给细菌后代C.能合成生长抑制素释放因子能合成生长抑制素释放因子D.能合成人的生长素能合成人的生长素CC3 3在基因工程中，科学家所用的在基因工程中，科学家所用的“剪刀剪刀”、“针线针线”和和“载体载体”分别是指分别是指( )( )A.A.大肠杆菌病毒、质粒、大肠杆菌病毒、质粒、DNADNA连接酶连接酶 B.B.噬菌体、质粒、噬菌体、质粒、DNADNA连接酶连接酶 C.C.限制酶、限制酶、RNARNA连接酶、质粒连接酶、质粒 D.D.限制酶、限制酶、DNADNA连接酶、质粒连接酶、质粒D 1111不属于基因工程方法生产的药物是不属于基因工程方法生产的药物是A A干扰素干扰素 B B白细胞介素白细胞介素 C C青霉素青霉素 D D乙肝疫苗乙肝疫苗1212若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是（重要意义是（ ）A A减少氮肥的使用量，降低生产成本减少氮肥的使用量，降低生产成本 B B减少氮肥的使用量，节约能源减少氮肥的使用量，节约能源C C避免氮肥过多引起环境污染避免氮肥过多引起环境污染 D D改良土壤结构改良土壤结构1313基因治疗是指（基因治疗是指（ ） A.A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的疗疾病的目的 B.B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的病的目的 C.C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常复正常 D.D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的目的 C C B 6 6质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是能自主复制能自主复制 不能自主复制不能自主复制 结构很小结构很小 蛋白质蛋白质 环状环状RNA RNA 环状环状DNADNA能能“友好友好”地地“借居借居”A AB B C C D DC8 8在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（作为受体细胞，原因是（ ） A.A.结构简单，操作方便结构简单，操作方便 B.B.遗传物质含量少遗传物质含量少 C. C. 繁殖速度快繁殖速度快 D.D.性状稳定，变异少性状稳定，变异少9 9 基因工程的操作步骤：基因工程的操作步骤：使目的基因与运载体相使目的基因与运载体相结合，结合，将目的基因导入受体细胞，将目的基因导入受体细胞，检测目的基检测目的基因的表达是否符合特定性状要求，因的表达是否符合特定性状要求，提取目的基因，提取目的基因，正确的操作顺序是（）正确的操作顺序是（）A A B. B. C C D DC C 1515在基因诊断技术中，所用的探针在基因诊断技术中，所用的探针DNADNA分分子中必须存在一定量的放射性同位素，后子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是者的作用是 （ ） A A为形成杂交的为形成杂交的DNADNA分子提供能量分子提供能量 B B引起探针引起探针DNADNA产生不定向的基因突变产生不定向的基因突变C. C. 作为探针作为探针DNADNA的示踪元素的示踪元素 D D增加探针增加探针DNADNA的分子量的分子量C 19现有一长度为1000碱基对(by）的DNA分子，用限制性核酸内切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 by，用Kpn1单独酶切得到400 by和600 by两种长度的DNA分子，用EcoRI、Kpnl同时酶切后得到200 by和600 by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是D20、（2008理综全国卷）4已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果在该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是A3 B4 C9 D12C 4+3+2=9种。 易混淆的几种酶易混淆的几种酶如图为如图为DNA分子的某一片段，其中分子的某一片段，其中分分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()ADNA连接酶、限制酶、解旋酶连接酶、限制酶、解旋酶B限制酶、解旋酶、限制酶、解旋酶、DNA连接酶连接酶C解旋酶、限制酶、解旋酶、限制酶、DNA连接酶连接酶D限制酶、限制酶、DNA连接酶、解旋酶连接酶、解旋酶【解析解析】限制酶、限制酶、DNA连接酶的作用部位为磷酸二酯键，连接酶的作用部位为磷酸二酯键，解旋酶的作用部位在氢键。解旋酶的作用部位在氢键。【答案答案】C3下表为5种限制性核酸内切酶（以下简称“限制酶”）的识别序列和切割位点（箭头位置），某线性DNA分子含有4个B amH I的识别序列、4个Bst I的识别序列，3个 BgI II的识别序列；据此判断下列叙述中，正确的是A该DNA分子能被Sau3A I切成12个片段B一种特定序列只能被一种限制酶识别并在特定位点被切割C两个能够互补配对的DNA片段所具有的粘性末端一定相同D用BgI II、BamH I两种限制酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作，若干循环后，BamH I的识别序列将少于4个D2请根据图乙电泳图谱分析各限制酶的酶切位点，并在答题纸请根据图乙电泳图谱分析各限制酶的酶切位点，并在答题纸的质粒上标出各个限制酶的酶切位点和各位点间的大小。的质粒上标出各个限制酶的酶切位点和各位点间的大小。2若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl(AGATCT)、EcoR(GAATTC)和Sau3A(GATC)。下列分析合理的是()A用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体B用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体C用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体D用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体答案D5如图表示化学方法合成目的基因的过程。据图分析下列叙述正确的是()A过程需要DNA连接酶B过程需要DNA限制性核酸内切酶C目的基因的碱基序列是已知的D若某质粒能与目的基因重组，则该质粒与的碱基序列相同答案C解析化学合成目的基因的前提是目的基因的碱基序列是已知的，且目的基因的相对分子质量较小，C正确；图中过程是预先设计合成的DNA分子片段之间的互补区域碱基互补配对，不需要酶，A，B错；若某质粒能与目的基因重组，则该质粒与的碱基序列不相同，它们的末端可互补配对，D错。解析解答本题的关键是要看准切割后目的基因插入的方向，只有用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。1转基因动植物的区别比比较项目目转基因植物基因植物转基因基因动物物受体受体细胞胞受精卵或体受精卵或体细胞胞一般一般为受精卵受精卵目的基因常用的目的基因常用的导入方法入方法土壤土壤农杆菌杆菌转化法化法显微注射法微注射法获得个体常用方得个体常用方式式植物植物组织培养培养胚胎移植胚胎移植目的目的为了了获得具有抗逆得具有抗逆性、抗病虫害的植性、抗病虫害的植物物为了了获得生得生长速度速度快、有抗病能力的快、有抗病能力的动物物2乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较比比较项目目乳腺生物反乳腺生物反应器器工程菌工程菌基因基因结构构动物基因的物基因的结构与人构与人类基因的基因的结构基本相同构基本相同细菌或酵母菌等生物基因菌或酵母菌等生物基因的的结构与人构与人类基因的基因的结构构有有较大差异大差异基因表基因表达达合成的合成的药物蛋白与天然蛋白物蛋白与天然蛋白质相相同同细菌菌细胞内没有内胞内没有内质网、网、高高尔尔基体等，基体等，产生的生的药物物蛋白可能没有活性蛋白可能没有活性受体受体细胞胞哺乳哺乳动物的受精卵物的受精卵微生物微生物细胞胞生生产条条件件不需不需严格格灭菌，温度等条件菌，温度等条件对其其影响不大影响不大需需严格格灭菌，需菌，需严格控制格控制工程菌所需的外界条件工程菌所需的外界条件药物提物提取取从从动物乳汁中提取物乳汁中提取从微生物从微生物细胞中提取胞中提取3基因治疗与基因诊断原理原理操作操作过程程进展展基因治基因治疗基因表达基因表达把正常基因把正常基因导入有基因缺陷的入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治胞中，以表达出正常性状来治疗临床床实验基因基因诊断断碱基互碱基互补配配对制作特定制作特定DNA探探针与病人与病人样品品DNA混合，分析混合，分析杂交交带情况情况临床床应用用1若某种限制性核酸内切酶的识别序列是CCTAGG，它在A和G之间切断DNA。下图表示用该酶处理某基因后产生的片段。下列有关叙述正确的是()A该正常基因中有4个CCTAGG序列B产生的DNA片段可用核糖核酸连接酶连接起来C用该酶处理得到图示基因片段要水解3个磷酸二酯键D若该基因某处有一个CCTAGC突变为CCTAGG，用该酶处理后将产生5个片段解析：选D。该正常基因被切为4个片段，有3个切点，应有3个CCTAGG序列；产生的DNA片段不能用核糖核酸连接酶连接，只能用DNA连接酶连接；用该酶处理得到图示基因片段要水解6个磷酸二酯键；若该基因某处有一个CCTAGC突变为CCTAGG，则有4个切点，用该酶处理后将产生5个片段。