基因工程基本内容邓好

基因工程基本内容邓好第1页/共45页什么叫基因工程？

基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。是指按照人们的意愿,在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的遗传性状，产生出人类需要的基因产物。（一）基因工程的概念第2页/共45页（一）基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物剪切→拼接→导入实质：（定向）基因重组→检测与鉴定第3页/共45页基因工程培育抗虫棉的简要过程：（一）基因工程的概念普通棉花(无抗虫特性)苏云金杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？第4页/共45页（一）基因工程的概念基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：从苏云金杆菌细胞内提取出来抗虫基因关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA拼接关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞第5页/共45页解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？（二）基因操作的工具关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：“分子手术刀”——限制性核酸内切酶“分子缝合针”——DNA连接酶“分子运输车”——运载体第6页/共45页思考在自然界中有一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而灭绝，仍能保持一种稳定状态？怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身？第7页/共45页识别双链DNA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。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。4000种。1、来源：2、种类：3、作用：4、结果：形成两种末端一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶黏性末端平末端第8页/共45页限制性核酸内切酶(称限制酶)能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开第9页/共45页什么叫黏性末端？

当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA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。第10页/共45页什么叫平末端？

当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。第11页/共45页

DNA分子经限制性核酸内切酶切割产生的DNA片段末端通常有哪两种形式？（二）基因操作的工具有黏性末端和平末端两种那么，在中轴线两侧的双链DNA上的碱基有什么特点呢？不管是产生黏性末端还是平末端，在中轴线两侧的双链DNA上的碱基旋转对称第12页/共45页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？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DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？

会产生相同的黏性末端。第13页/共45页阅读思考

限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是否可以不加选择？第14页/共45页（二）基因操作的工具“分子缝合针”——DNA连接酶两者都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键。但E·coliDNA连接酶只能“缝合”黏性末端不能“缝合”平末端；而T4DNA连接酶既能“缝合”黏性末端又能“缝合”平末端。根据来源不同可分为哪两类？在性质上两者又有什么异同呢？E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。第15页/共45页“分子缝合针”——DNA连接酶（二）基因操作的工具DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。第16页/共45页DNA连接酶DNA聚合酶连接DNA链双链单链连接部位在两DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羟基上，形成磷酸二酯键第17页/共45页第18页/共45页基因进入受体细胞的载体

要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。第19页/共45页基因进入受体细胞的载体假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？作为载体没有切割位点将怎样？目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？如果载体对受体细胞有害将怎样？如果不能分离会怎样？第20页/共45页作为载体的必要条件能自我复制有切割位点能与目的基因结合能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；有遗传标记基因对受体细胞无害、容易分离比较容易得到第21页/共45页“分子运输车”——载体（二）基因操作的工具常用的载体主要有两类：

1）细菌细胞质的质粒

2）噬菌体或某些动植物病毒原理：病毒，细菌等的侵染性。第22页/共45页（二）基因操作的工具质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，且具有自我复制能力的双链环状DNA分子。质粒是基因工程最常用的载体。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。为什么质粒可以作为基因工程最常用的载体呢？第23页/共45页3、基因的运输工具——运载体能复制并带着插入的目的基因一起复制有切割位点有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。第24页/共45页基因操作的工具一.“分子手术刀":限制性核酸内切酶来源:主要来自原核生物作用:将外来的DNA切断结果:产生黏性末端或平末端二.“分子缝合针”:DNA连接酶分类:E·coliDNA连接和T4DNA连接酶

作用:把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来三.“分子运输车”:基因进入受体细胞的载体种类:质粒、动植物病毒等条件:自我复制、限制酶切点、标记基因、安全的、大小应适合第25页/共45页1）以下说法正确的是（）

A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

B、质粒是基因工程中唯一的运载体

C、载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，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C巩固练习第26页/共45页2）下列不是基因载体具备的条件的是

A、能自我复制（）

B、有多个限制酶切点

C、具有标记基因

D、它是环状DNAD巩固练习第27页/共45页3）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

B、限制性核酸内切酶用于目的基因的获得

C、目的基因须由载体导入受体细胞

D、人工合成目的基因不用限制性内切酶A巩固练习第28页/共45页5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因与载体结合

C、将目的基因导入受体细胞

D、目的基因的检测和表达C巩固练习第29页/共45页6。下列关于质粒的叙述，正确的是

A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器

B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子

C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制

D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的第30页/共45页7科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（）ADNA按照碱基互补配对原则自我复制BDNA以其一条链为模板合成RNAC按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质DRNA以自身为模板自我复制第31页/共45页8在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“运载体”分别是指()A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶B.噬菌体、质粒、DNA连接酶C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒

第32页/共45页9人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗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

B.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

D.便于与外源基因连接第33页/共45页10有关基因工程的叙述正确的是（）

A.限制性内切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

C.质粒都可作运载体

D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料

第34页/共45页11生物细胞中含有细胞质基因的结构是()A.细胞核和染色体

B．染色体和核糖体

C．线粒体和质粒

D．线粒体和叶绿体

第35页/共45页12目前常被使用的基因载体有（）A．质粒B．噬菌体C．染色体D．动、植物病毒

第36页/共45页13。1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中表达成功。如右图，请据图回答问题。

(1)此图表示的是采取______________方法获取___基因的过程。

(2)图中①DNA是以____________为模板，_____________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的____________________________。

(3)图中②代表的是_________________酶，在它的作用下将质粒切出_____末端。

(4)图中③代表重组DNA，含______基因。

(5)图中④表示的过程是_________________________。第37页/共45页1、下列不适合用于基因工程的运载体是（）

A、质粒B、噬菌体

C、细菌D、病毒选我C2、下列说法正确的是：（）

A、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列

B、质粒是基因工程中唯一的运载体

C、重组技术所用的工具酶是限制酶、连接酶、运载体

D、利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”选我D审题第38页/共45页3、下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的是（）

A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAGAATTCG③①②④4、下列哪一种酶是基因工程的工具酶（）

A、DNA连接酶B、DNA酶

C、RNA酶D、运载体选我A选我A记住了第39页/共45页练习在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同种限制酶B.两种限制酶同种连接酶D.两种连接酶基因工程常用的受体细胞有（）(1)大肠杆菌（2）枯草杆菌（3）支原体（4）动植物细胞A.（3）（4）B.（1）（2）（4）C.（2）（3）（4）D.（1）（2）（3）第40页/共45页不属于质粒被选为基因运载体的理由是

A、能复制（）

B、有多个限制酶切点

C、具有标记基因

D、它是环状DNAD练习第41页/共45页3)基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）

A、人工合成目的基因