苏教版选修三基因工程 基因工程概述公开课

第一节基因工程概述角似鹿、鼻似狮、目似虎、唇似牛、爪似鹰、髭似马、鳞似鱼、身似蛇呼风唤雨腾云驾雾定向基因改造设想

设想一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。基因工程基因工程的理论铺垫艾弗里：证明ＤＮＡ是遗传物质沃森和克里克：阐明ＤＮＡ双螺旋结构尼伦贝格：破译遗传密码1973年:美\科恩：将两种不同来源的ＤＮＡ分子进行体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，创立了定向改造生物的新技术＿基因工程1944195319601966什么叫基因工程？

基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。是指在体外，通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内并使重组基因在受体细胞中表达,产生人类需要的基因产物的技术。（一）基因工程的概念概念的把握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特点本质基因拼接技术或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→表达打破种的界限，定向改造生物基因重组19８２年，美、帕米特：采用显微注射法基因工程培育抗虫棉的简要过程：上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？导入普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)重组DNA形成关键步骤一：关键步骤二：关键步骤三：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来形成重组DNA重组DNA导入受体(棉花)细胞解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？（二）DNA重组技术的基本工具

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—限制性内切酶分子针线—DNA连接酶

分子运输车—运载体１、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶限制酶

大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。思考：①限制酶所识别的序列有什么特点？②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？③什么叫黏性末端？思考：①限制酶所识别的序列有什么特点？限制酶所识别的序列，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？任何一种限制酶都只识别和切断特定的核苷酸序列，这是由限制酶的性质所决定的。中轴线③什么叫黏性末端？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。问题探讨：①限制酶从哪里寻找？提示：联想从前学过的内容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有何保护机制？原核生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。②迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？是因为微生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵．⑴.特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割DNA分子。⑵分布：主要在微生物中。3.结果：产生黏性末端．１、限制性核酸内切酶（简称限制酶）要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端。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，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。２、“分子针先”——DNA连接酶

DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。思考：DNA连接酶连接的是什么部位？AATTGCCTTAAG思考：②DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？

不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为E·coli连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接单链DNA。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成），那么，二者的差别主要表现在什么地方呢？（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。（2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。３、运载工具－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。将外源基因送入受体细胞。

①作用：②条件：1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目的基因插入到载体上去。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。载体DNA必须是安全的,不会对受体细胞有害,或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去;5)载体DNA分子大小应适合,以便提取和在体外进行操作,太大就不便操作.③常用种类：：质粒、噬菌体和一些动植物病毒。原因：1.重组DNA不能复制，就可能丢失。2.没有一个和多个切割位点，就不能进行DNA的重组。3.载体上没有没有标记基因，我们用肉眼又看不到载体是否真正进入，鉴定困难.4.出于对分离出的基因产物运用后果有顾虑，要求载体必须对细胞无害。当然这里主要考虑载体不能有害于受体细胞，影响其生命活动的正常进行。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，但复制只能在宿主细胞内成。质粒的特点细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；质粒的存在对宿主细胞无影响；3.质粒的复制只能在宿主细胞内完成。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、运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、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键C练习2.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DNAD3.有关基因工程的叙述中，错误的是（）

A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种

B、重组DNA的形成在细胞内完成

C、目的基因须由运载体导入受体细胞

D、质粒都可作为运载体BD1．在基因工程中，切割载体和含有目的基因的DNA片段中，一般需使用（）A.同种限制酶B.两种限制酶C.同种连接酶D.两种连接酶2．有关基因工程的叙述正确的是（）A.限制酶只在获得目的基因时才用 B.重组质粒的形成是在细胞内完成的

C.质粒都可作为载体D.蛋白质的结构成分为合成目的基因提供资料3．下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体（）

A.细菌质粒B.噬菌体C.动植物病毒D.细菌核区的DNA4．基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的（）

A．高效性B.专一性C．多样性D.催化活性受外界条件影响

AＤＤＢ5．在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是（）A．用mRNA为模板逆转录合成DNA

B．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成C．将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选D．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA6．下列关于基因工程的叙述中，正确的是（）A．基因工程是细胞水平上的生物工程 B．基因工程产生的变异属于人工诱变C．基因工程育种的优点之一是目的性强 D．基因工程的产物对人类都是有益的ＢＣ7．下图是某一DNA片段，下列关于该图的叙述，正确的是（）A．若图中的ACT能决定一个氨基酸，则ACT可称为一个密码子B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶都可作用于②处C．若该片段能与RNA聚合酶结合，则该片段为基因的终止子D．DNA复制过程需要解旋酶作用于①处，而转录不需要8．在基因工程技术中，限制性核酸内切酶主要用于（）A．目的基因的获取和导入 B．目的基因的导入和检测C．目的基因的获取和与运载体结合 D．基因表达载体的构建和导入ＢＣ9.基因工程中常用细菌等原核生物作受体细胞的原因不包括()A、繁殖速度快B、遗传物质相对较少C、多为单细胞，操作简便D、DNA为单链，变异少10．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体。相关叙述不正确的是（）A．该技术将导致定向的变异 B．受精卵是理想的受体细胞C．宜采用PCR技术扩增目的基因 D．垂体分泌的催乳素能促进抗体的产生11．下列用DNA重组技术生产的人类蛋白药物及其用途错误的是（）A．血清白蛋白——血浆补充物B．干扰素——抗病毒、抗肿瘤C．红细胞生成素——治疗贫血 D．白细胞介素——治疗肺气肿

ＤＤＤ12．“工程菌”是指（）A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新细胞株系C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系D．从自然界中选取能迅速增殖的菌类13．下列平末端属于同一种限制酶切割而成的是（）

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④14．下列说法正确的是（）A．蛋白质工程和基因工程的目的是获得人类需要的蛋白质，所以两者没有区别B．通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然的蛋白质C．蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质的D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的ＣＢＣ15．下列属于PCR技术的条件的是（）

①单链的脱氧核苷酸序列引物 ②目的基因所在的DNA片段 ③脱氧核苷酸④核糖核苷酸 ⑤DNA连接酶 ⑥DNA聚合酶 ⑦DNA限制性内切酶

A.①②③⑤ B.①②③⑥ C.①②③⑤⑦ D.①②④⑤⑦16.下列有关PCR技术的叙述正确的是()

A.作为模板的DNA序列必须不断的加进每一次的扩增当中

B.作为引物的脱氧核苷酸序列必须不断的加进每一次的扩增当中

C.反应需要的DNA聚合酶必须不断的加进反应当中

D.反应需要的DNA连接酶必须不断的加进反应当中17.蛋白质工程中，直接需要进行操作的对象是()

A.氨基酸结构 B.蛋白质的空间结构 C.肽链结构 D.基因结构AＢＤ18.1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因的来源()A.普通棉花的基因突变B.棉铃虫变异形成的致死基因

C.寄生在棉铃虫体内的线虫D.苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因19.蛋白质工程的基本流程是()

①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④据核苷酸序列推出脱氧核苷酸序列

A.①②③④ B.④②①③ C.③①④②

D.③④①②20.在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是460个）放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是()A.540个 B.8100个C.17280个D.7560个

ＤＣＢ21．下列有关基因工程的应用中，对人类不利的是()A、制造“工程菌”用于药品生产B、制造“超级菌”分解石油、农药C、重组DNA诱发受体细胞基因突变D、导入外源基因替换缺陷基因22．mRNA上的终止密码子不编码氨基酸，与之相对应的DNA片段位于()A．编码区下游的非编码区中 B．基因编码区内C．基因的最末端 D．基因编码区最末端的内含子中23．碱基互补配对发生在下列哪些生理过程或生物技术中：() ①种子的萌发②病毒的增殖过程③细菌的二分裂过程④目的基因与运载体的结合 ⑤DNA探针的使用⑥分泌蛋白的加工和运输A．①②③④⑤B．①②③④⑤⑥ C．②④⑤D．②③⑤⑥

ＣAA24.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶（Amy）基因a,通过基因工程的方法，将a转到马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。这一过程涉及（）

A.目的基因进入受体细胞后，可随着马铃薯的DNA分子的复制而复制，传给子代细胞

B.基因a导入成功后，将抑制细胞原有的新陈代谢，开辟新的代谢途径C.细菌的DNA分子较小，可直接作为目的基因，导入受体中不需要整合到马铃薯的DNA分子中

D.目的基因来自细菌，可以不需要运载体直接导入受体细胞25.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自主复制的小型环状双链DNA分子

C.质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞内复制

D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行AＢ26.下列属于获取目的基因的方法是（）A.从物种中直接分离B.根据已知氨基酸序列推测合成法C.以mRNA为模板反转录D.转录法27．下列哪些可作为基因工程技术中常用的“分子运输车”（）

A．大肠杆菌 B．质粒 C．动物病毒D．线粒体28．有关基因工程的说法，正确的是（）

A．在基因工程操作中，只要在受体细胞中检测到目的基因，就能表达B．基因工程操作的必须的工具有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体C．抗虫棉的目的基因来自于苏云金芽胞杆菌D．抗虫棉的后代中可能有不抗虫的个体29．科学家将含人的α一抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育成的羊能分泌含α一抗胰蛋酶的奶。这一过程涉及（）

A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制B．DNA以其一条链为模板合成RNAC．RNA以自身为模板自我复制D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质ABCBCBCDABD多选题30．科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨