生物《基因工程的基本操作程序》新人教版选修

基因工程的基本操作程序原核细胞的基因结构(补充内容）非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游与RNA聚合酶结合位点启动子终止子①不编码蛋白质。：编码蛋白质,连续不间断编码区非编码区原核细胞的基因结构②调控遗传信息表达,上游有启动子，下游有终止子启动子真核细胞的基因结构（补充内容）编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点内含子外显子启动子终止子编码区上游编码区下游真核细胞的基因结构编码区非编码区外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列：有调控作用,上游有启动子，下游有终止子非编码序列：包括非编码区和内含子原核细胞真核细胞不同点编码区是_____的编码区是间隔的、_____的相同点都由能够编码蛋白质的______和具有调控作用的______区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较连续不连续编码区非编码基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取2、基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测与鉴定目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。基因操作的基本步骤一、目的基因的获取——将需要的基因从供体生物

的细胞内提取出来。供体生物细胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶一、目的基因的获取1、目的基因主要是指______________________编码蛋白质的结构基因请举出三个以上的例子2、获取目的基因的常用方法（1）从基因文库中获取（2）利用PCR技术扩增（3）人工合成(1)从基因文库中获取目的基因什么是基因文库？什么是基因组文库？什么是部分基因文库？怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因？目的基因的有关信息与什么相联系？概念：基因文库（genelibrary）基因组文库部分基因文库（如cDNA文库）将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库(genelibrary)基因组文库:

基因文库中包含了一种生物所有的基因,这种基因文库叫做基因组文库.部分基因文库:

基因文库中包含了一种生物的一部分基因,这种基因文库叫做部分基因文库.基因组组文库库与部部分基基因文文库的的关系系思考：：基因文文库如如何构构建？？如果用用某种种生物物发育育的某某个时时期的的mRNA反反转录录产生生的多种互互补DNA（也也叫cDNA））片段段，与与载体体连接接后储储存在在一个个受体体菌群群中，，那么么，这这个受受体菌菌群体体就构构成了了这种种生物物的cDNA文文库。这种种方法法称———反转录录法cDNA文库的的构建建mRNA反转录cDNA(互补DNA）DNA聚合酶双链DNA②反转录录法：：基因重组反转录酶mRNAcDNA基因组组DNA文文库cDNA文文库基因组组DNA文文库与与cDNA文库库的比比较（3））如何从从基因因文库库中得得到所所需要要的基基因？？依据：：目的的基因因的有有关信信息。。如：根根据基因的的核苷苷酸序序列基因的的功能能基因因在染染色体体上的的位置置基因的的转录录产物物mRNA基因翻翻译产产物蛋蛋白质质等特性性。1、构构建基基因组组DNA文文库时时，首首先应应分离离细胞胞的A、染染色体体DNAB、、线粒粒体DNAC、总总mRNAD、tRNA2、目目的基基因可可从基基因文文库中中获得得，下下列有有关基基因文文库的的描述述正确确的是是A、某某生物物的全全套基基因就就是一一个基基因文文库B、将将含有有某种种生物物不同同的许许多DNA片段段，导导入某某个生生物体体内内，则则这个个生物物就是是一个个基因因文库库C、含含有一一种生生物所所有基基因的的基因因文库库叫做做基因因组文文库D、含含有一一种生生物的的一部部分基基因的的基因因文库库叫cDNA文文库AC（2））利用用PCR技技术扩扩增目目的基基因PCR——聚聚合酶酶链式式反应应是一项项生物物体外复复制特定DNA片段的的核酸酸合成成技术。通过过此技技术，，可获获取大大量的的目的的基因因。PCR技术术原理：：前提：：原料方式PCR扩增增仪DNA复制制一段已已知目目的基基因的的核苷苷酸序序列：以_____方式式扩增增，即____（n为扩扩增循循环的的次数数）指数2n模板DNA；DNA引物物；四四种脱脱氧核核苷酸酸；热热稳定定DNA聚聚合酶酶（Taq酶））；离离子过程变性、、退火火、延延伸三三步曲曲变性：：加热至至90～95℃双链DNA解链链成为为单链链DNA退火：：冷却至至55～60℃部分引引物与与模板板的单单链DNA的特特定互互补部部位相相配对对和结结合延伸：：加热至至70～75℃以目的的基因因为模模板，，合成成互补补的新新DNA链链变性退火延伸1、在在遗传传工程程中，，若有有一个个控制制有利利性状状的DNA分子子片段段为ATGTG／TACAC，要要使其其数量量增多多，可可用PCR技术术进行行人工工复制制，复复制时时应给给予的的条件件是①双链链DNA分分子为为模板板②②ATGTG或或TACAC模模板链链③③四种种脱氧氧核苷苷酸④④四四种核核苷酸酸⑤⑤DNA聚聚合酶酶⑥⑥热稳稳定DNA聚合合酶⑦⑦引物物⑧⑧温度度变化化⑨⑨恒温温A．①①③④④⑦⑨⑨B．．①④④⑥⑦⑦⑧C．②②⑤⑥⑥⑦⑨⑨D．．①③③⑥⑦⑦⑧D2、在在基因因工程程中，，把选选出的的目的的基因因（共共1000个脱脱氧核核苷酸酸对，，其中中腺嘌嘌呤脱脱氧核核苷酸酸是460个））放入入DNA扩扩增仪仪中扩扩增4代，，那么么，在在扩增增仪中中应放放入胞胞嘧啶啶脱氧氧核苷苷酸的的个数数是A.540个B.8100个个C.17280个个D.7560个个B（3））人人工合合成——根根据已已知的的氨基基酸序序列合合成DNA蛋白质质的氨氨基酸酸序列列mRNA的的核苷苷酸序序列结构基基因的的核苷苷酸序序列推测推测目的基基因化学合合成1、在在已知知序列列信息息的情情况下下，获获取目目的基基因的的最方方便方方法是是A、化化学合合成法法B、基基因组组文库库法C、cDNA文文库法法D、聚聚合酶酶链反反应2、下下列获获取目目的基基因的的方法法中需需要模模板链链的是是①从基基因文文库中中获取取目的的基因因②②利利用PCR技术术扩增增目的的基因因③③反反转录录法④④通过过DNA合合成仪仪利用用化学学方法法人工工合成成A．①①②③③④B．．①②②③C．．②③③④D．②②③AD3、目目的基基因主主要是是指_______________的结结构基基因。。获得得目的的基因因的常常见方方法有有三种种：（（1））从基基因文文库中中获取取目的的基因因，根根据基基因的的_________序序列，，基因因在________上上的位位置，，基因因的________产产物mRNA，，基因因的_______产物物蛋白白质等等获取取目的的基因因。（（2））利用用PCR技技术扩扩增目目的基基因，，该技技术是是一项项在________完完成的的核酸酸合成成技术术，前前提条条件是是有一一段已已知目目的基基因的的________序列列，以以便于于合成成_________。。（3）如如果基基因较较小且且核苷苷酸序序列已已知，，可以以通过过____________方法法。编码蛋蛋白质质核苷酸酸染色体体转录表达体外核苷酸酸引物人工合合成二、基基因表表达载载体的的构建建———核心心（1））用一一定的的_________切切割质质粒，，使其其出现现一个个切口口，露露出____________。。（2））用___________切断断目的基因因，使使其产产生_________________。。（3））将切切下的的目的的基因因片段段插入入质粒粒的______处处，再再加入入适量量___________，，形成成了一一个重重组DNA分子子（重重组质质粒））限制酶酶黏性末末端同一种种限制制酶的黏性性末端端切口DNA连接接酶相同1.过过程:质粒目的基基因限制酶酶处理理一个切切口两个黏黏性末末端两个切切口获得目目的基基因DNA连接接酶表达载载体同种1.过过程:2、基因表达载体的作用a、使使目的的基因因在受受体细细胞中中稳定定存在在并遗遗传给给子代代b、、同同时时使使目目的的基基因因能能表表达达和和发发挥挥作作用用思考考：：作为为基基因因工工程程表表达达载载体体，，只只需需含含有有目目的的基基因因就就可可以以完完成成任任务务吗吗？？为为什什么么？？不可可以以。。因因为为目目的的基基因因在在表表达达载载体体中中得得到到表表达达并并发发挥挥作作用用，，还还需需要要有有其其他他控控制制元元件件，，如如启启动动子子、、终终止止子子和和标标记记基基因因等等。。必必须须构构建建上上述述元元件件的的主主要要理理由由是是：：（1））生生物物之之间间进进行行基基因因交交流流，，只只有有使使用用受体体生生物物自自身身基基因因的启启动动子子才才能能比比较较有有利利于于基基因因的的表表达达；；（2））通通过过cDNA文文库库获获得得的的目目的的基基因因没没有有启启动动子子，，只只将将编编码码序序列列导导入入受受体体生生物物中中无无法法转转录录；；（3））目目的的基基因因是是否否导导入入受受体体生生物物中中需需要要有有筛筛选选标标记记；；（4））为为了了增增强强目目的的基基因因的的表表达达水水平平，，往往往往还还要要增增加加一一些些其其他他调调控控元元件件，，如如增增强强子子等等；；（5））有有时时需需要要确确定定目目的的基基因因表表达达的的产产物物存存在在于于细细胞胞的的什什么么部部位位，，往往往往要要加加上上可可以以标标识识存存在在部部位位的的基基因因（（或或做做成成目目的的基基因因与与标标识识基基因因的的融融合合基基因因）），，如如绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白基基因因等等。。3.基基因因表表达达载载体体的的组组成成：：它们们有有什什么么作作用用？？a、、目目的的基基因因b、、启启动动子子c、、终终止止子子d、、标标记记基基因因位于于基基因因的的首首端端,是是mRNA结结合合位位点点位于于基基因因的的末末端端,终终止止转转录录检测测目目的的基基因因是是否否导导入入受受体体细细胞胞1、、（（多多选选））一一个个基基因因表表达达载载体体的的构构建建应应包包括括A．．目目的的基基因因B．．启启动动子子C．．终终止止子子D．．标标记记基基因因ABCD2、、下下列列关关于于基基因因表表达达载载体体的的叙叙述述不不正正确确的的是是A．．启启动动子子是是与与RNA聚聚合合酶酶识识别别和和结结合合的的部部位位，，是是起起始始密密码码B．．启启动动子子和和终终止止子子都都是是特特殊殊结结构构的的DNA短短片片段段，，对对mRNA的的转转录录起起调调控控作作用用C．．标标记记基基因因是是为为了了鉴鉴别别受受体体细细胞胞中中是是否否有有目目的的基基因因从从而而便便于于筛筛选选D．．基基因因表表达达载载体体的的构构建建视视受受体体细细胞胞及及导导入入方方式式不不同同而而有有所所差差别别A3、、目目前前转转基基因因工工程程可可以以A.打打破破地地理理隔隔离离但但不不能能突突破破生生殖殖隔隔离离B.打打破破生生殖殖隔隔离离但但不不能能突突破破地地理理隔隔离离C.完完全全突突破破地地理理隔隔离离和和生生殖殖隔隔离离D.部部分分突突破破地地理理隔隔离离和和生生殖殖隔隔离离C常用用的的受受体体细细胞胞：：有大大肠肠杆杆菌菌、、枯枯草草杆杆菌菌、、土土壤壤农农杆杆菌菌、、酵酵母母菌菌和和动动植植物物细细胞胞等等。。将目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞胞的的原原理理借鉴鉴细菌菌或或病病毒毒侵侵染染细细胞胞的途途径径。。三、、将将目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞胞1、、将目目的的基基因因导导入入植植物物细细胞胞（1）农杆杆菌转化法法特点:能感染双子叶植物物和祼子植物,对单子叶叶植物无感感染能力Ti质粒的T—DNA可转移移至受体细细胞并整合合到其染色色体上转化过程:Ti质粒目的基因构建表达载体导入植物细胞插入植物细胞染染色DNA表达新性状转入农杆菌（2）基因因枪法基因枪法又又称微弹轰轰击法，是是利用压缩缩气体产生生的动力，，将包裹在在金属颗粒粒表面的表表达载体DNA打入入受体细胞胞中，使目目的基因与与其整合并并表达的方方法。（3）花粉粉通道法植物花粉在在柱头上萌萌发后，花花粉管要穿穿过花柱直直通胚囊。。花粉管通通道法就是是在植物受受粉后，花花粉形成的的花粉管还还未愈合前前，剪去柱柱头，然后后，滴加DNA（含含目的基因因），使目目的基因借借助花粉管管通道进入入受体细胞胞。2、将目的基因因导入动物物细胞方法:显微注射技技术操作程序:提纯含目的的基因表达达载体取受精卵显微注射移植到子宫宫受精卵发育育新性状动物物3、将目的基因因导入微生生物细胞常用法：Ca2+处理常用菌：大肠杆菌菌微生物作受受体细胞原原因：繁殖快、多为单细细胞、遗传传物质相对对少过程：Ca2+处理大肠杆菌感受态细胞胞表达载体与与感受态细细胞混合感受态细胞胞吸收DNA1、基因工工程中科学学家常用细细菌、酵母母菌等微生生物作为受受体细胞，，原因是A．结构简简单、操作作方便B．．繁殖速度度快C．遗传物物质含量少少、简单D．性状稳稳定、变异异少2、基因工工程常用的的受体细胞胞有①大肠杆菌菌②枯枯草杆菌③③支原原体④④动植植物细胞A．①②③③④B．①①②③C．②②③④D．①①②④BD3、基因工工程是在DNA分子子水平上进进行设计施施工的，在在基因操作作的基本步步骤中，不不进行碱基基互补配对对的步骤是是A.人工合合成基因B.目的基因因与运载体体结合C.将目的的基因导入入受体细胞胞D.目目的基因的的检测和表表达C4.采用用基因工程程的方法培培育抗虫棉棉，下列导导入目的基基因的做法法正确的是是①将毒素蛋蛋白质注射射到棉受精精卵中②②将编码码毒素蛋白白的DNA序列注射射到棉受精精卵中③③将编码码毒素蛋白白的DNA序列与细细菌质粒重重组，注射射到棉的子子房并进入入受精卵中中④将将编码毒素素蛋白的DNA序列列与质粒重重组，导入入细菌感染染棉的体细细胞，再进进行组织培培养A．①②B．②③C．③④D．①④C5.下列列属于基因因工程中导导入目的基基因方法的的是①农杆菌转转化法②②基因枪枪法③③花粉管道道法④④显微注射射法⑤⑤胚胎移植植⑥DNA分子子杂交法A．①②③③④⑤⑥B．①②②③④⑤C．①②③③④D．．①③④⑤⑤⑥C(四)目的的基因的检检测与鉴定定检测①导入检测测：目的基基因是否导导入受体细细胞方法——DNA分子子杂交②表达检测测转录检测———分子杂杂交翻译检测———抗原抗体杂交分子检测法法鉴定抗虫鉴定抗病鉴定活性鉴定等等个体水平的的鉴定知识延伸——DNA分子子杂交技术术该方法是根根据碱基互互补配对原原则，把互互补的双链链DNA解解开，把单单股的DNA小片段段用同位素素、荧光分分子或化学学发光催化化剂等进行行标记，之之后同被检检测的DNA中的同同源互补序序列杂交，，从而检出出所要查明明的DNA或基因。。返回1、用β-珠蛋白的的DNA探探针可以检检测出的遗遗传病是A．镰刀状状细胞贫血血症B．白血血病C．坏血病病D．苯苯丙酮尿症症A2、应用基基因工程技技术诊断疾疾病的过程程中必须使使用基因探探针才能达达到检测疾疾病的目的的。这里的的基因探针针是A．用于检检测疾病的的医疗器械械B．用放射射性同位素素或荧光分分子等标记记的DNA分子C．合成β-珠蛋白白的DNAD．合成苯苯丙羟化酶酶的DNA片段段B思考与探究究：2.根据农农杆菌可将将目的基因因导入双子子叶植物的的机理,你你能分析出出不能导入入单子叶植植物的原因因吗?若将将一个抗病病基因导入入小麦中,理论上讲讲你应该怎怎样做?①要选择合合适的农杆杆菌菌株，，因为不是是所有的农农杆菌菌株株都可以侵侵染单子叶叶植物；②②要加趋化化和诱导的的物质，一一般为乙酰酰丁香酮等等，目的是是使农杆菌菌向植物组组织的受伤伤部位靠拢拢（趋化性性）和激活活农杆菌的的Vir区区（诱导））的基因，，使T-DNA转移移并插入到到染色体DNA上。。3.利用大大肠杆菌可可以生产出出人的胰岛岛素，联系系前面有关关细胞器功功能的知识识，结合基基因工程操操作程序的的基本思路路，思考一一下，若要要生产人的的糖蛋白，，可以用大大肠杆菌吗吗？有些蛋白质质肽链上有有共价结合合的糖链，，这些糖链链是在内质质网和高尔尔基复合体体上加工完完成的，内内质网和高高尔基复合合体存在于于真核细胞胞中，大肠肠杆菌不存存在这两种种细胞器，，因此，在在大肠杆菌菌中生产这这种糖蛋白白是不可能能的。4.β-珠珠蛋白是动动物血红蛋蛋白的重要要组成成分分。当它的的成分异常常时，动物物有可能患患某种疾病病，如镰刀刀形细胞贫贫血症。假假如让你用用基因工程程的方法，，使大肠杆杆菌生产出出鼠的β-珠蛋白，，想一想，，应如何进进行设计？？（1）从小鼠中中克隆出β-珠蛋白白基因的编编码序列（（cDNA)。（2）将cDNA前前接上在大大肠杆菌中中可以适用用的启动子子，另外加加上抗四环环素的基因因，构建成成一个表达达载体。（3）将表表达载体导导入无四环环素抗性的的大肠杆菌菌中，然后后在含有四四环素的培培养基上培培养大肠杆杆菌。如果果表达载体体未进入大大肠杆菌中中，大肠杆杆菌会不含含有抗四环环素基因而