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1、选修3现代生物科技专题,第1讲基因工程,一、基因工程的概念,生物体外,DNA分子,拼接,导入,基因产物,定向改造,基因重组,DNA重组,二、DNA重组技术的基本工具,黏性末端,原核生物,磷酸二酯键,磷酸二酯键,平末端,黏性末端,1限制酶与DNA连接酶的关系(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制酶不切割自身DNA的原因：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。,2与DNA分子相关的几种酶比较,自我复制,目的基因,质粒,选择限制酶 的注意事项,(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类所选的限制酶不能破坏目的基因。所选的限制酶不能全部破坏标记基因，至少要
2、保留1个标记基因。切割质粒的限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保具有相同的黏性末端。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，可使用两种不同的限制酶分别切割目的基因和质粒，如图甲可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种限制酶的切点)。,1思考判断(1)DNA连接酶可把目的基因与载体的黏性末端的碱基黏合，形成重组DNA。()(2)Ecoli DNA连接酶既可以连接平末端，又可以连接黏性末端。()(3)Taq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐高温的DNA连接酶。(),三、练习,2下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是()A用限制性核酸内切酶切割一个DNA分
3、子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个B限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越大CCATG和GGATCC序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同D只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒,B,3(2017年广东对口升学模拟)限制性核酸内切酶Mun和限制性核酸内切酶EcoR的识别序列及切割位点分别是CAATTG和GAATTC。如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是(),A BC D,A,4、大肠杆菌及质粒载体的结构 模式图，据图回答。,
4、能够自我复制,具有遗传特性,DNA,DNA连接酶,标记基因,供重组DNA的鉴定和选择,能够自我复制,具有遗传特性,能够自我复制,具有遗传特性,能够自我复制,具有遗传特性,编码蛋白质,基因文库,mRNA反转录,DNA合成仪,PCR,2基因表达载体的构建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受体细胞中_，并且可以_，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成,稳定存在,遗传给下一代,RNA聚合酶,转录,转录,目的基因,基因工程中的3个易错点(1)基因表达载体载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。(2)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因
5、应插入到启动子与终止子之间的部位，若目的基因插入到启动子内部，启动子将失去其功能。(3)启动子起始密码子，终止子终止密码子：启动子和终止子位于DNA片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。,(3)构建过程,同种限制酶,DNA连接,3将目的基因导入受体细胞,农杆菌转化法,显微注射法,Ca2处理法,受精卵,4目的基因的检测与鉴定,DNA分子杂交,分子杂交,抗原抗体杂交,抗性实验,杂交带,抗性,抗虫、抗病接种实验,是否抗虫是否抗病,分子水平检测,个体水平检测,1思考判断 (1)基因表达载体中含有启动子和终止密码。() (2)如果某种生
6、物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库 中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同。 （ ）,2科学家将比目鱼的抗冻蛋白基因转移到西红柿细胞内培育出“抗冻西红柿”，在“目的基因的检测与鉴定”环节，不需要进行的是A利用标记基因，将含有比目鱼抗冻蛋白基因的西红柿细胞筛选出来B利用分子探针，检测“抗冻西红柿”的DNA上是否插入了抗冻蛋白 基因C利用相应的抗体，检测“抗冻西红柿”细胞中是否形成抗冻蛋白质D进行抗寒栽培实验，检测“抗冻西红柿”是否能在寒冷环境中生存,A,C,3(2016年福建普高毕业班质检)为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用SHH基因的非模板链转
7、录合成的RNA作为探针，进行分子杂交实验，以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如图：(Amp表示氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表达),考向预测1：考查基因工程的操作过程,请回答：(1)重组载体中SHH基因转录合成RNA探针时，_(填“需要”或“不需要”)启动子。(2)步骤中，用Ca2处理大肠杆菌，使之成为_细胞，然后导入重组载体。实验中，用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌，未导入质粒的细菌将会死亡，原因是这些细菌不含有_基因。(3)将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与_形成杂交带，进而判断SHH基因的转录情况。,需要,感受态,Amp(或氨苄青霉素抗性或
8、抗性),SHH转录的mRNA,4(2017年福建三明第一中学月考)绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒(TMV)基因，可以合成一种抗TMV蛋白，叶片对TMV具有抗感染性。烟草是重要的经济作物，由于TMV的感染会导致大幅度减产。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草，主要流程如图所示：,(1)科学家首先从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA，然后合成目的基因。图中过程表示_，获得的DNA必须在两侧添加_和_。(2)过程构建重组Ti质粒时，必须使用_和_两种工具酶。(3)由图分析，在过程构建的重组Ti质粒上应该含有卡那霉素抗性基因作为_，重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是_。(4)在过程培养基
9、中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外，还必须添加_，以保证受体细胞能培养成再生植株。(5)过程可采取_的方法，检测植株是否合成了抗TMV蛋白。在个体水平的鉴定过程中，可通过_的方法来确定植株是否具有抗性。,逆(反)转录,启动子,终止子,限制酶,DNA连接酶,标记基因,农杆菌转化法,植物激素,抗原抗体杂交,接种烟草花叶病毒,四、基因工程的应用,抗逆,器官移植,五、蛋白质工程1概念理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。(2)操作：_或基因合成。(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出_。(4)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对_进行分子设计。2蛋白质工程的设计流程,基因
10、修饰,新的蛋白质,蛋白质结构,功能,蛋白质结构,氨,基酸序列,脱氧核,苷酸序列,3蛋白质工程与基因工程的关系,1蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A基因工程原则上能生产任何蛋白质B蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白 质C蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工 程,B,2、对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？ ， 原因是_。,要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成。,改造过的基因能够遗传，且改造基因易于造作。,来源、作用、特点、结果,作用、种类,条件、种类,基因文库、人工合成、PCR扩增,目的、组成,植物、动物、微生物,分子水平、个体水平,基础、操作、结果、目的,设计流程：预、设、推、找,
