基因工程的基本工具和操作步骤.pptx

一一.基基因工程的概因工程的概念念基基因工程是指按照人们的因工程是指按照人们的愿望愿望，进行严格的，进行严格的设设计计，通过体外，通过体外DNADNA重组和转基因等重组和转基因等技术技术，赋予生，赋予生物以物以新的新的遗传特性，遗传特性，创造出创造出更符合人们需要的更符合人们需要的新的新的生物类型和生物产品。生物类型和生物产品。 水水平平 原理原理 优点优点DNADNA分子水平分子水平基因重组基因重组与杂交育种比与杂交育种比:克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍与诱变育种比：定向改造生物性状与诱变育种比：定向改造生物性状二二.基基因工程的操作工具因工程的操作工具 切切接接导导1.限限制性核酸内切酶制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”来源来源：作用：作用：催化作用催化作用用于目的基因的用于目的基因的切割切割和载体的和载体的切切割割化学本质化学本质：作用特点作用特点：作用结果作用结果错位切：产生错位切：产生2个相同的个相同的黏性末端黏性末端平切：形成平切：形成平末端平末端主要主要是从是从原核生物原核生物中分离纯化出来的。中分离纯化出来的。蛋白质蛋白质 识别识别特定特定的脱氧核苷酸序的脱氧核苷酸序列列 切切割割特定特定位点位点特异性特异性Sma平末端平末端平切：平切：EcoR黏性末端黏性末端错位切错位切：切切断断磷酸二酯键磷酸二酯键ACTG AP TP GP CP2.DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”常用常用类型类型E Ecolicoli DNA DNA连接酶连接酶 T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶来源来源功能功能结果结果恢复恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷磷酸二酯键酸二酯键大肠杆菌大肠杆菌T T4 4噬菌体噬菌体连接连接黏性末端黏性末端连接连接黏性末黏性末端端或或平末端平末端类型2.DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”催化磷酸二酯键形成催化磷酸二酯键形成DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶作用实质作用实质都是都是催化催化两个脱氧核苷酸之间两个脱氧核苷酸之间形形成磷酸二酯键成磷酸二酯键是否需模板是否需模板 不需要不需要需要需要作用过程作用过程在在两个两个DNADNA片片段段之间形成磷之间形成磷酸二酯键酸二酯键将将单个核苷酸单个核苷酸加加到已存在的核酸到已存在的核酸片段的片段的33端的羟端的羟基上，形成磷酸基上，形成磷酸二酯键二酯键作用结果作用结果将两个将两个DNADNA片片段连接成重组段连接成重组DNADNA分子分子合成新的合成新的DNADNA分子分子3. 载载体体“分子运输车分子运输车”1、类型、类型最常用载体最常用载体：其他载其他载体体： 2、功能、功能：质质粒粒 （其本质是（其本质是小型环状小型环状DNA,能自我复制）能自我复制） 将目的基因将目的基因导导入受体细入受体细胞胞 对对外源基因进行大量复制外源基因进行大量复制噬菌体的衍生物、动植物病毒等噬菌体的衍生物、动植物病毒等3、应具备条件、应具备条件能能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；在宿主细胞内稳定保存并大量复制；有有一个至多个限制酶的一个至多个限制酶的切割位点切割位点，以，以便便 于于与外源基因连接与外源基因连接；有有特殊的特殊的遗传标记基因遗传标记基因，供重组，供重组DNA的检的检测和鉴定。测和鉴定。对对受体细胞无害受体细胞无害比比较载体与表达载体较载体与表达载体 组成组成 作用作用二者二者都有标记基都有标记基因和复制原点因和复制原点两两部分部分DNADNA片段。片段。表达载体在载体表达载体在载体基础上增加了基础上增加了目目的基因、启动子、的基因、启动子、终止子终止子三部分结三部分结构构关于限制酶的说法正确的是（关于限制酶的说法正确的是（ ）A.A.限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中少中少B.B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列列C.C.不同的限制酶切割不同的限制酶切割DNADNA后都会形成黏性末端后都会形成黏性末端D.D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键键 下列有关基因工程中限制酶的描述，错下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是误的是 A.A.一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列苷酸序列B.B.限制酶的活性受温度的影响限制酶的活性受温度的影响C.C.限制酶能识别和切割限制酶能识别和切割RNARNAD.D.限制酶可从原核生物中提取限制酶可从原核生物中提取（2010全国全国理综，理综，5）下列叙述符合基因工程）下列叙述符合基因工程概念的是概念的是 （ ）AB淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有含有B 淋巴细胞中的抗体基因淋巴细胞中的抗体基因B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株菌，获得能产生人干扰素的菌株C用紫外线照射青霉菌，使其用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株通过筛选获得青霉素高产菌株D自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其其DNA整合到细菌整合到细菌DNA上上（2010浙江理综，浙江理综，2）在用基因工程技术构建）在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，如下操作错误抗除草剂的转基因烟草过程中，如下操作错误的是的是 ()A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸核酸B用用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体和载体C将重组将重组DNA分子导入烟草原生质体分子导入烟草原生质体D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区RNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点外显子外显子内含子内含子终止子终止子基因的结构基因的结构启动子启动子原核原核真核真核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不编码蛋白质。不编码蛋白质。 ：编码蛋白质：编码蛋白质 , ,连续不间断连续不间断编码区编码区非编码区非编码区原核原核细胞细胞的的 基因基因结构结构调控遗传信息表达调控遗传信息表达, ,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 真核真核细胞细胞的的 基因基因结构结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：有调控作用, ,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与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点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 与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点前体前体mRNAmRNA在细胞核内转录在细胞核内转录在核内内含子被切去，在核内内含子被切去，外显子彼此连接外显子彼此连接误区警示！误区警示！非编码区非编码区非编码系列非编码系列范围及位置范围及位置相同点相同点1. 非编码区与非编码系列：非编码区与非编码系列：2.启动子、终止子与起始密码、终止密码启动子、终止子与起始密码、终止密码启动子、终止子启动子、终止子起始密码、终止密码起始密码、终止密码位位置置功功能能编码区上游和下游的编码区上游和下游的调控系列调控系列非编码区和编码区的非编码区和编码区的内含子内含子都不编码蛋白质都不编码蛋白质位于位于DNA上上，基因的非编码，基因的非编码区，即编码区的上游、下游区，即编码区的上游、下游位于位于mRNA上上，mRNA的的始端、末端始端、末端调控调控转录的起始转录的起始、终止终止（都不编码蛋白质）（都不编码蛋白质）决定决定翻译的起始翻译的起始（编码蛋白（编码蛋白质）、质）、终止终止（不编码蛋白质）（不编码蛋白质）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，边的，边_边边_编码区是间隔的、编码区是间隔的、_的，先的，先_后后_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_和具有和具有调控作用的调控作用的_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连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码转录转录翻译翻译转录转录翻译翻译1下列关于基因结构的认识中，正确的是下列关于基因结构的认识中，正确的是 （ ）A大豆基因中内含子是能够编码蛋白质的序列大豆基因中内含子是能够编码蛋白质的序列B乳酸菌与酵母菌基因结构中都存在外显子和内含子乳酸菌与酵母菌基因结构中都存在外显子和内含子C大肠杆菌基因与大肠杆菌基因与RNA聚合酶结合位点位于编码区的聚合酶结合位点位于编码区的下游下游D水稻细胞基因的编码区中存在非编码序列水稻细胞基因的编码区中存在非编码序列2（多选）原核细胞与真核细胞基因结构的共同特点（多选）原核细胞与真核细胞基因结构的共同特点是是 （ ）A编码区都有能编码蛋白质的序列编码区都有能编码蛋白质的序列B编码区都是连续的编码区都是连续的C非编码区都能调控遗传信息的表达非编码区都能调控遗传信息的表达D非编码区都有非编码区都有RNA聚合酶结合的位点聚合酶结合的位点DACD一、判断题一、判断题1原核细胞的基因结构中没有内含子，只有外显子。原核细胞的基因结构中没有内含子，只有外显子。（）（）2基因结构中的非编码区通常是具有调控作用的。基因结构中的非编码区通常是具有调控作用的。（）（）3真核细胞基因结构中的非编码序列是位于编码区真核细胞基因结构中的非编码序列是位于编码区上游和下游的核苷酸序列。（）上游和下游的核苷酸序列。（）4真核细胞的一个基因只能编码一种蛋白质，因此，真核细胞的一个基因只能编码一种蛋白质，因此，它的编码序列只含有一个外显子和一个内含子。（它的编码序列只含有一个外显子和一个内含子。（ ）1.1.下面关于真核生物基因的认识完全正确是一组是下面关于真核生物基因的认识完全正确是一组是 （ ） 编码区能够转录为相应的信使编码区能够转录为相应的信使RNARNA，经加工参与，经加工参与蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 在非编码区有在非编码区有RNARNA聚合酶结合点聚合酶结合点 真核细胞与原核细胞基因结构完全一样真核细胞与原核细胞基因结构完全一样 内含子不能够编码蛋白质序列内含子不能够编码蛋白质序列 A A、 B B、 C C、 DD、选择题2. 原核细胞基因的非编码区组成是（原核细胞基因的非编码区组成是（ ） A、基因的全部碱基序列组成、基因的全部碱基序列组成 B、信使、信使RNA上的密码序列组成上的密码序列组成 C、编码区上游和编码区下游的、编码区上游和编码区下游的DNA序列组成序列组成 D、能转录相应信使、能转录相应信使RNA的的DNA序列组成序列组成3. 关于一个典型的真核基因和原核基因结构特点关于一个典型的真核基因和原核基因结构特点的叙述，不正确的是（的叙述，不正确的是（ ） A、都有不能转录为信使、都有不能转录为信使RNA的区段的区段 B、都有与、都有与RNA聚合酶结合的位点聚合酶结合的位点 C、都有调控作用的核苷酸序列、都有调控作用的核苷酸序列 D、都有内含子、都有内含子4. 下列关于外显子和内含子的说法正确的是下列关于外显子和内含子的说法正确的是( ) A 外显子和内含子在转录过程中都能转录成外显子和内含子在转录过程中都能转录成 成熟的信使成熟的信使RNA B. 只有外显子能转录成信使只有外显子能转录成信使RNA、转运、转运RNA， 而内含子不能而内含子不能 C. 原核细胞的基因中也有外显子和内含子原核细胞的基因中也有外显子和内含子D. 内含子不能编码蛋白质，但它属于编码区内含子不能编码蛋白质，但它属于编码区D5. 5. 在一个真核细胞基因的编码区中，有两个外显子和在一个真核细胞基因的编码区中，有两个外显子和一个内含子，测得一个外显子有一个内含子，测得一个外显子有126126个碱基，另一个外个碱基，另一个外显子有显子有180180个碱基，内含子有个碱基，内含子有3636个碱基，那么这个编码个碱基，那么这个编码区的碱基编码序列最多能编码的氨基酸个数是区的碱基编码序列最多能编码的氨基酸个数是( )( ) A.114A.114个个B.B.5757个个 C.171C.171个个D.D.5151个个D1目的基因的获取途径目的基因的获取途径(1)(1)基因文库法：基因文库法：(2)(2)人人工合成法：工合成法：(3)(3)PCRPCR扩增法：扩增法：从从cDNA文库文库中获取中获取从从基因组文库基因组文库中中获获取取已已知序列知序列 已知基因两端部分序列已知基因两端部分序列（cDNA）DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶剪接有关的酶剪接有关的酶RNA聚合酶聚合酶mRNA前体前体mRNA单链单链DNAcDNA逆转录酶逆转录酶转录转录剪接剪接逆转录逆转录复制复制终止子终止子基因基因不含不含非编码非编码系列系列。即不。即不含含非编码区非编码区和和内含子内含子反转录酶反转录酶原核细胞的基因原核细胞的基因RNA聚合酶聚合酶cDNA编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区不含不含非非编码区编码区DNA聚合酶聚合酶转录转录逆转录逆转录复制复制mRNA单链单链DNA提取某种生物的全部提取某种生物的全部DNADNA用适当的限制酶酶切用适当的限制酶酶切一定大小的一定大小的DNADNA片段片段将将DNADNA片段与载体连接片段与载体连接重组载体重组载体基因组文库基因组文库导入受体菌中储存导入受体菌中储存基因组文库的构建基因组文库的构建某种生物的某器官或某种生物的某器官或特定发育时期的特定发育时期的mRNAmRNA单链互补单链互补DNADNA双链双链cDNAcDNA片段片段重组载体重组载体与载体连接与载体连接cDNAcDNA文库文库反（逆）转录酶反（逆）转录酶DNADNA聚合酶聚合酶导入受体菌中储存导入受体菌中储存 cDNA文库的构建文库的构建-反转录法：反转录法： 基因组文库：基因组文库：含有一种生物的含有一种生物的全部全部基因基因部分基因文库：部分基因文库：只包含了一种生物的只包含了一种生物的部分部分基因，基因， 如：如：cDNA文库文库 文库类型文库类型 cDNA文库文库 基因组文库基因组文库 文库大小文库大小基因中启动子基因中启动子基因中内含子基因中内含子 基因多少基因多少 物种间的基因交流物种间的基因交流 说明说明小小大大无无有有无无有有某种生物的部分基因某种生物的部分基因某种生物的全部基因某种生物的全部基因可以可以部分基因可以部分基因可以基因文库的组建过程就包含基因工程的基本基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性的盲目性. . 已已知核苷酸序知核苷酸序列的列的基基因，因，直接利用直接利用DNA合成仪用合成仪用化学方法合成，不需要化学方法合成，不需要模板。模板。 已已知知mRNA的基因的基因，以，以RNA为模板，在逆转录为模板，在逆转录酶作用下人工合酶作用下人工合成（成（反反转录法转录法）。）。 已已知氨基酸排列顺序知氨基酸排列顺序的的基因，逆推出基因，逆推出DNA中碱中碱基顺序，然后人工合成基顺序，然后人工合成(2)(2)人人工合成法：工合成法：肽链氨基酸序列肽链氨基酸序列信使信使RNARNA序列序列基因的核苷酸序列基因的核苷酸序列目的基因目的基因化学合成化学合成推测推测推测推测PCR技术技术 原理：原理： 前提：前提： 原料：原料： 优点优点 过程：过程：PCR扩增仪扩增仪DNA复制复制已知目的基因的一段核苷酸序列已知目的基因的一段核苷酸序列：以：以_方式扩增，方式扩增， 在短时间内大量扩增目的基因在短时间内大量扩增目的基因指数指数模板模板DNA；DNA引物；四种脱氧引物；四种脱氧核苷酸；热稳定核苷酸；热稳定DNA聚合酶（聚合酶（Taq酶）；离子酶）；离子变性变性 复性复性延伸延伸高温高温变性变性中温中温延伸延伸低温低温复性复性退火退火解链解链n 过程变性、退火、延伸三步曲变性：加热至加热至9095双链DNA解链成为单链DNA退火：冷却至冷却至5560部分引物与模板的单链DNA的特定互补部位相配对和结合延伸：加热至加热至7075以目的基因为模板，合成互补的新DNA链变性变性退火退火延伸延伸1.加热至加热至95摄氏度的目的是使摄氏度的目的是使DNA中的中的 断裂，这一过程在细胞内是通过断裂，这一过程在细胞内是通过 的作的作用来完成的。用来完成的。2.当温度降低时，引物与模板末端结合，在当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最后合成后合成2个个DNA分子，此过程中的原分子，此过程中的原料料 ，遵循的原则是，遵循的原则是 。3.Taq酶的特点是（酶的特点是（ ） A.耐强酸耐强酸 B.耐强碱耐强碱 C.耐高温耐高温 D.最适温度最适温度37摄氏度摄氏度4.请指出请指出PCR技术与技术与DNA复制过程的区别复制过程的区别 构建基因组构建基因组DNA文库时，首先应分离细胞的文库时，首先应分离细胞的A、染色体、染色体DNA B、线粒体、线粒体DNAC、总、总mRNA D、tRNA 目的基因可从基因文库中获得，下列有关基因文库的目的基因可从基因文库中获得，下列有关基因文库的描述正确的是描述正确的是A、某生物的全套基因就是一个基因文库、某生物的全套基因就是一个基因文库B、将含有某种生物不同的许多、将含有某种生物不同的许多DNA片段，导入某个生片段，导入某个生物物 体内，则这个生物就是一个基因文库体内，则这个生物就是一个基因文库C、含有一种生物所有基因的基因文库叫做基因组文库、含有一种生物所有基因的基因文库叫做基因组文库D、含有一种生物的一部分基因的基因文库叫、含有一种生物的一部分基因的基因文库叫cDNA文文库库AC在遗传工程中，若有一个控制有利性状的在遗传工程中，若有一个控制有利性状的DNA分子分子片段为片段为ATGTGTACAC，要使其数量增多，可用，要使其数量增多，可用PCR技技术进行人工复制，复制时应给予的条件是术进行人工复制，复制时应给予的条件是 双链双链DNA分子为模板分子为模板 ATGTG或或TACAC模板链模板链 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 四种核苷酸四种核苷酸 DNA聚合酶聚合酶 热稳热稳定定DNA聚合酶引物聚合酶引物 温度变化温度变化 恒温恒温A BC DD在基因工程中，把选出的目的基因（共在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是460个）放入个）放入DNA扩扩增仪中扩增增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是核苷酸的个数是A.540个个 B.8100个个 C.17280个个D.7560个个B在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是便方法是A、化学合成法、化学合成法 B、基因组文库法、基因组文库法C、cDNA文库法文库法 D、聚合酶链反应、聚合酶链反应下列获取目的基因的方法中需要模板链的是下列获取目的基因的方法中需要模板链的是从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因 利用利用PCR技术技术扩增目的基因扩增目的基因 反转录法反转录法 通过通过DNA合成仪利用合成仪利用化学方法人工合成化学方法人工合成A B C DAD 化学法合成的目的化学法合成的目的基因含基因含内含子、启动子内含子、启动子和终止子和终止子吗？吗？2.2.基基因表达载体的构建因表达载体的构建基因工程的核心基因工程的核心 a、使目的基因在受体细、使目的基因在受体细胞中胞中稳定存在稳定存在并并遗传遗传给子给子代代b、使、使目的基因能目的基因能表达和发挥作用表达和发挥作用启动子启动子、目的基因目的基因、终止子终止子以及以及标记基因标记基因等。等。比比较载体与表达载体较载体与表达载体 组成组成 作用作用二者二者都有标记基都有标记基因和复制原点因和复制原点两两部分部分DNADNA片段。片段。表达载体在载体表达载体在载体基础上增加了基础上增加了目目的基因、启动子、的基因、启动子、终止子终止子三部分结三部分结构构质粒质粒目的基因目的基因限制酶处理限制酶处理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连接酶连接酶同一种同一种重组重组DNADNA分子）分子） 目的基因与运载体结合所需的条件有目的基因与运载体结合所需的条件有 同一种限制酶同一种限制酶 具有抗性基因的质粒具有抗性基因的质粒 RNA聚合酶聚合酶 目的基因目的基因 DNA连接酶连接酶 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 ATP A BC D（多选）一个基因表达载体的构建应包括（多选）一个基因表达载体的构建应包括 A目的基因目的基因 B启动子启动子 C终止子终止子 D标记基因标记基因ABCDD下列关于基因表达载体的叙述不正确的下列关于基因表达载体的叙述不正确的是是A启动子是与启动子是与RNA聚合酶识别和结合的聚合酶识别和结合的部位，是起始密码部位，是起始密码B启动子和终止子都是特殊结构的启动子和终止子都是特殊结构的DNA短片段，对短片段，对mRNA的转录起调控作用的转录起调控作用C标记基因是为了鉴别受体细胞中是否标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因从而便于筛选有目的基因从而便于筛选D基因表达载体的构建视受体细胞及导基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同而有所差别入方式不同而有所差别A3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： 目的基因进入目的基因进入_内，并且在内，并且在 受体细胞内维持受体细胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达Q:为什么为什么基基因工程常用微生物作为受体因工程常用微生物作为受体细胞？细胞？个体个体小小 代谢旺盛代谢旺盛 繁繁殖速度快殖速度快方方法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1、将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌）农杆菌转化法转化法特点特点:能感染能感染双子叶植物双子叶植物和和祼子植物祼子植物,对对大多数单子叶植物无感染能力大多数单子叶植物无感染能力Ti质粒质粒的的TDNA可可转移转移至受体细至受体细胞并胞并整合整合到其染色体上到其染色体上转化过程转化过程:Ti质粒质粒目的基因目的基因构建构建表表达达载载体体导入导入植植物物细细胞胞整合整合 植物细胞染植物细胞染色体色体DNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌Ti质粒质粒目的基因目的基因构构建建表达表达载体载体导导入入植物植物细胞细胞转基转基因因植株植株组组培培农杆农杆菌菌侵染侵染1、将目的基因导入将目的基因导入植物细胞植物细胞（1）农杆菌转化法）农杆菌转化法特点特点:能能感染双子叶植物和祼子植物感染双子叶植物和祼子植物,对大对大多数多数单子叶植物无感染能力单子叶植物无感染能力Ti质粒的质粒的TDNA可转移至受体细胞可转移至受体细胞并并整合到其染色体上整合到其染色体上过过程程:整合整合到染色体上到染色体上转移转移至受体细胞至受体细胞质质粒粒目的基因目的基因构构建建表达表达载体载体早期早期胚胎胚胎受精受精卵卵代孕代孕妈妈妈妈转基因转基因动物动物显微显微注射注射早期胚早期胚胎培胎培养养胚胎移植胚胎移植体细体细胞胞？2、将目的基因导将目的基因导入入动物细动物细胞胞生物生物种类种类植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞微生物细胞微生物细胞常用常用方法方法农杆菌转化法农杆菌转化法 显微注射技术显微注射技术Ca2处理法处理法受体受体细胞细胞体体细胞细胞或受精卵或受精卵受精卵受精卵原核细胞原核细胞转化转化过程过程将目的基因插将目的基因插入到入到Ti质粒的质粒的TDNA上上农杆菌农杆菌导入导入植物细胞植物细胞整整合到受体细胞合到受体细胞的的DNA表达表达将含有目的基将含有目的基因的表达载体因的表达载体提纯提纯取卵取卵(受受精卵精卵)显微注显微注射射受精卵发受精卵发育育获得具有获得具有新性状的动物新性状的动物Ca2处理细胞处理细胞感受态细胞感受态细胞重重组表达载体与感组表达载体与感受态细胞混合受态细胞混合感受态细胞吸收感受态细胞吸收DNA分子分子4 4. .目目的基因的检测和鉴定的基因的检测和鉴定 (1)(1)分子水平分子水平DNARNA蛋白质蛋白质DNA分子杂交分子杂交分子杂交分子杂交抗原抗原-抗体杂交抗体杂交目的基因是否插入是否插入目的基因是否转录是否转录目的基因是否表达是否表达(2)(2)个体水个体水平平抗虫或抗病接种实验抗虫或抗病接种实验是否产生相是否产生相应的性状应的性状科科学家将大麦细胞的学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：作过程如下：抗四环素基因抗四环素基因抗青霉素基因抗青霉素基因目的目的基因基因DNA类型类型抗青霉抗青霉素基因素基因抗四环抗四环素基因素基因受体受体细胞细胞两两连接产物自我连接重组质粒质粒-质粒目的-目的质粒目的+含青霉素青霉素的培养基含青霉素青霉素和四四环素环素的培养基菌落类型： 含质粒含质粒 含质粒含质粒-质粒质粒 含重组质粒含重组质粒菌落类型： 含质粒含质粒-质粒质粒 含质含质粒粒苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回答下列问题。(1)将图中的DNA用Hind、BamH完全酶切后，反应管中有_种DNA片段。(2)图中表示Hind与BamH酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得_种重组质粒；如果换用Bst与BamH酶切，目的基因与质粒连接后可获得_种重组质粒。(3)目的基因插入质粒后，不能影响质粒的_。(4)图中的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的TDNA导入植物细胞，并防止植物细胞中_对TDNA的降解。(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞_。(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的_基因频率的增长速率。【解析】本题重点考查转基因技术的相关知识，需特别注意基因工程的步骤、DNA的复制、基因工程的操作工具等知识。本题需特别注意图示过程，从中获取有效信息，然后结合课本知识即可正确解答。【答案】(1)4(2)21(3)复制(4)DNA水解酶(5)表面无相应的特异性受体(6)抗性下列关于基因工程的叙述，错误的是下列关于基因工程的叙述，错误的是()A目的基因和受体细胞均可来自动、植目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物或微生物物B限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类连接酶是两类常用的工具酶常用的工具酶C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性岛素原无生物活性D载体上的抗性基因有利于筛选含重组载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达的细胞和促进目的基因的表达利用外源基因在受体细胞中表达，可生产利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是的基因完成了在受体细胞中表达的是()A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因基因B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC山羊乳腺细胞中检测到人生长激素山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列序列D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白蛋白质工程蛋白质工程1、基因工程的应用、基因工程的应用（1）基因工程的实质：将一种生物的）基因工程的实质：将一种生物的 转移到另转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的一种生物体内，使后者产生本不能产生的 ，进而表现出新的进而表现出新的 。（2）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的在的 。2、天然蛋白质的不足、天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期天然蛋白质是生物在长期 过程中形成的，过程中形成的，它们的它们的 符合特定物种符合特定物种 的需要，却不的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。一定完全符合人类生产和生活的需要。3、蛋白质工程的目的、蛋白质工程的目的 生产符合人类生产和生活的需要的生产符合人类生产和生活的需要的 。基因基因蛋白质蛋白质性状性状蛋白质蛋白质进化进化结构和功能结构和功能生存生存蛋白质蛋白质Q1: 怎样怎样生生产符合人类生产和生活的需要产符合人类生产和生活的需要的蛋的蛋白质？白质？改变改变现有蛋白质的现有蛋白质的结构结构，从而改变蛋白质，从而改变蛋白质的的功能功能，以满足生产和生活的特定需要。，以满足生产和生活的特定需要。Q2: 怎怎样样改变改变现有蛋白质的现有蛋白质的结构结构，从而改变蛋，从而改变蛋白质的白质的功功能能？法一：采用化学方法直接法一：采用化学方法直接改改变变现有蛋白质现有蛋白质的的结构结构，从而改变蛋白质的，从而改变蛋白质的功功能能法二：通过改变基因的结构，间接改变法二：通过改变基因的结构，间接改变现现有蛋白质的有蛋白质的结构结构，从而改变蛋白质的，从而改变蛋白质的功能功能Q3: 怎怎样样改改变基因的变基因的结构结构，？，？可以通过可以通过人工合成的方法人工合成的方法获取或获取或基因的基因的定点诱变定点诱变技术来改变。技术来改变。概念：概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为规律及其与生物功能的关系作为基础基础，通过基，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造改造，或制造或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。生活的需求。1、目标：根据人们对、目标：根据人们对 功能的特功能的特定需求，对蛋白质的定需求，对蛋白质的 进行分子设进行分子设计。计。2、基础：蛋白质的结构规律及其与生物、基础：蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系功能的关系3、实质：改造基因（基因、实质：改造基因（基因 或基或基因因 ），对现有蛋白质进行改造。），对现有蛋白质进行改造。蛋白质蛋白质结构结构修饰修饰合成合成温馨提示：温馨提示：项目项目基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程操作起点操作起点操作核心操作核心过程过程目标目标结果结果联系联系目的基因目的基因 预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能 基因表达载体基因表达载体基因基因获取目的基因获取目的基因构建表达载体构建表达载体导入受体细胞导入受体细胞目的基因的检测与表达目的基因的检测与表达预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计蛋白质结构设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测氨基酸序列推测核苷酸序列推测核苷酸序列合成合成DNA 表达出蛋白质表达出蛋白质定向改造生物的遗传特定向改造生物的遗传特性，性，获得人类所需的生获得人类所需的生物类型或生物产品物类型或生物产品定向改造或生产人类所定向改造或生产人类所需的蛋白质需的蛋白质生产自然界中已有的蛋生产自然界中已有的蛋白质白质蛋白质工程是在基因工程的基础上蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第延伸出来的第二代基因工程二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。生产自然界没有的蛋生产自然界没有的蛋白质白质蛋蛋白质工程中直接需要进行操作的对象白质工程中直接需要进行操作的对象是是 氨基酸结构氨基酸结构 B蛋白质空间结构蛋白质空间结构 C肽链结构肽链结构 D基因结构基因结构 蛋白质工程的基本流程正确的是（）蛋白质工程的基本流程正确的是（）蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计DNA合成合成 预期蛋白质功能预期蛋白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A B C D蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第的第二二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）代基因工程，其结果产生的蛋白质是（） A氨基酸种类增多氨基酸种类增多 B氨基酸种类减少氨基酸种类减少 C仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质 D可合成天然不存在蛋白质可合成天然不存在蛋白质以下关于蛋白质工程的说法正确的是（）以下关于蛋白质工程的说法正确的是（） A A、蛋白质工程以基因工程为基础、蛋白质工程以基因工程为基础 B B、蛋白质工程就是酶工程的延伸、蛋白质工程就是酶工程的延伸 C C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 D D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质下列关于蛋白质工程的说法错误下列关于蛋白质工程的说法错误的是的是 A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要的结构，使之更加符合人类的需要 B蛋白质工程是在分子水平上对蛋白蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子质分子直接进行操作，定向改变分子的结构的结构 C蛋白质工程能产生出自然界中不曾蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子存在过的新型蛋白质分子 D蛋白质工程与基因工程密不可分，蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程又被称为第二代基因工程下列关于蛋白质工程应用的叙述，不正确的下列关于蛋白质工程应用的叙述，不正确的是是( () )A A蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳定性的热稳定性B B通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性C C利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素得到人的胰岛素D D蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型饰，合成速效型胰岛素制剂胰岛素制剂关于蛋白质工程的进展和应用，下列说关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（法不正确的是（ ）A科学家通过对胰岛素的改造，已使科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品其成为速效药品B生物和材料科学家正积极探索将蛋生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面白质工程应用于微电子方面C蛋白质工程技术已经非常成熟，目蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用前正被大力推广应用D蛋白质工程是一项难度很大的工程，蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多目前成功的例子不多(1)(1)种类种类种类种类举例举例致病菌致病菌鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌、鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌、痢疾杆菌痢疾杆菌病毒病毒天花病毒、动物痘病毒等天花病毒、动物痘病毒等基因重组的致病基因重组的致病