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1、基因工程,专题一,【典题分析】根据基因工程的有关知识，回答下列问题：（1）限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有和。（2）质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下：AATTCGGCTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是。,【典题分析】根据基因工程的有关知识，回答下列问题：（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即和。（4）基因工程中除质粒外，和也可作为运载体。,【思考】本题1、2、3、4问考察的知识点是什么？,考点一基因工程的基本工具,1.基因工程利用的遗传原理是什么？,2.
2、基因工程用到的三种工具分别是什么？,3.限制酶的作用是什么？,基因重组,限制酶、DNA连接酶、运载体,识别特定的核苷酸序列、并在特定核苷酸之间切割磷酸二酯键,4.限制酶作用后产生哪两种末端？,黏性末端、平末端,6.DNA连接酶有哪两种？各有什么作用特点？,5.在提取目的基因时，既能选择同种限制酶，又能选择不同种限制酶，该怎么选择，为什么？,选择不同种类的限制酶；,防止自身环化和反向连接,类型,来源,作用,相同点,不同点,EcoliDNA连接酶,T4DNA连接酶,大肠杆菌,T4噬菌体,形成磷酸二酯键,只能连接黏性末端,能连接黏性末端和平末端(效率较低),大肠杆菌结构模式图,DNA,质粒载体结构模
3、式图,目的基因插入位点,氨苄青霉素抗性基因,复制原点,质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒,种类：,7.作为运载体需要具备哪些基本条件？种类有哪些？,【典题分析】根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(5)人们可以利用基因工程技术培育转基因水稻，可以将耐盐基因导入高产水稻细胞内培育耐盐水稻。将耐盐基因导入水稻细胞之前必须先构建_，将目的基因(耐盐基因)导入水稻细胞常用的方法是_；检测耐盐基因是否导入水稻细胞内，通常采用_技术；要进一步鉴定水稻植株是否具有耐盐特性，可采用的方法是_。（6）反转录作用的模板是，产物是。若要在体外获得大量反转录产物，常采用技术。,【思考】本题5、6小问考察的知识点又是什
4、么？,考点二基因工程的操作步骤,【思考】基因工程的四大基本操作步骤分别是？,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,3、利用化学方法人工合成目的基因,1、从基因文库中获取目的基因,2、利用PCR技术扩增目的基因,（一）目的基因的获取,1.基因组文库和cDNA文库有何主要区别？,某生物体内全部DNA,许多DNA片段,受体菌群体,基因组文库,某种生物某个时期的mRNA,cDNA,受体菌群体,部分基因文库（cDNA文库）,小,大,基因多少,真核生物的基因结构：,原核生物的基因结构：,终止子,启动子,编码区,非编码区,非编码区,终止子,启动子,编码区,非编码区
5、,非编码区,编码区是连续的,编码区不连续，包含外显子和内含子,外显子,内含子,启动子,终止子,转录,mRNA前体,酶切,mRNA,单链DNA,逆转录,复制,cDNA,即不含非编码区和内含子,小,大,无,有,无,有,某生物的全部基因,基因多少,某生物的部分基因,2.PCR技术扩增目的基因的原理和条件？,（1）概念：PCR全称为_，是一项在生物_快速扩增的技术。,（3）条件：,（2）原理：,多聚酶链式反应,体外,DNA,DNA双链复制,模板：目的基因,原料：四种脱氧核苷酸（dNTP）,引物：一段能和目的基因配对的脱氧核苷酸序列,热稳定DNA聚合酶（Taq酶）,能量：,酶：,（4）操作前提：,已知一
6、段目的基因的核苷酸序列，以便合成引物。,3.PCR技术的过程？,延伸：加热至7075Taq酶催化从引物开始，合成互补的新DNA链,变性,复性,变性：加热至9095双链DNA解链成为单链DNA,复性：冷却至5560引物结合到互补的DNA链上,延伸,3.化学方法直接人工合成目的基因,DNA合成仪,核苷酸序列已知,条件：,目的基因比较小,例：如图为基因表达载体的模式图，若结构X是表达载体所必需的，则X最可能是(),A氨苄青霉素抗性基因B启动子C限制酶DDNA连接酶,B,（二）基因表达载体的构建,1.构建表达载体的目的是什么？,（1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。,（2）使目的
7、基因能表达和发挥作用。,2.构建表达载体所需的工具酶？,限制酶,DNA连接酶,核心步骤,启动子：,终止子：,标记基因：,位于基因首端的一段特殊的DNA片断，是RNA聚合酶识别和结合的部位，启动转录。,位于基因尾端的一段特殊的DNA片断，终止转录。,鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞(P11),供重组DNA的鉴定和选择(P6),3.启动子、终止子、标记基因的作用分别是什么？,1.什么叫做转化？,（三）将目的基因导入受体细胞,目的基因进入_内，并且在受体细胞内维持_和_的过程，称为转化。,受体细胞,稳定,表达,转化：,2.将目的基因导入植物一般有哪三种方法？,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,3
8、.农杆菌转化法适用什么植物？,4.农杆菌转化法的原理是什么？,农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可以转移并整合到受体细胞染色体的DNA上。,分泌酚类化合物吸引农杆菌。,双子叶植物和裸子植物；,5.将目的基因导入动物细胞一般用什么方法？,显微注射技术，导入受精卵,6.将目的基因导入微生物细胞用什么方法？,感受态细胞法：,用Ca2+处理细胞,7.大肠杆菌等原核生物适合作为受体细胞，是因为其有什么特点？,繁殖快,多为单细胞,遗传物质少,目的基因的检测与鉴定,2.检测目的基因是否转录出mRNA,用什么方法？,1.检测目的基因是否导入受体细胞，用什么方法？,DNA分子杂交技术(DNA-DNA杂交),3.检
9、测目的基因是否表达出蛋白质用什么方法？,分子杂交技术(DNA-mRNA杂交),抗原抗体杂交技术,4.在个体水平如何检测目的基因是否表达出相应的性状？以培养（抗冻、抗虫、抗盐、抗旱）的植物为例。,5.制作乳腺生物反应器是将基因导入哪里？,受精卵,药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子等调控组件,显微注射,受精卵,6.体内基因治疗和体外基因治疗分别指什么？,体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移正常基因。（细胞不离开人体）,体外基因治疗：,病人体内取出某种细胞（培养）,向细胞中转移正常基因,将培养细胞输入患者体内,筛选成功转移的细胞扩增培养,【典题分析】为提高葡萄糖异构酶的热稳定性，将其第138号的甘
10、氨酸替换为脯氨酸，致使该酶最适反应温度提高了1012。下列叙述不正确的是()A应直接将蛋白质分子的甘氨酸替换为脯氨酸B可通过基因修饰的方法对葡萄糖异构酶进行改造C该技术能按照人类的需求生产出蛋白质D该项技术要先预测蛋白质的功能再设计蛋白质的结构,【思考】本题考察的知识点是什么？,1.蛋白质工程操作的基本途径是：从预期蛋白质的出发，设计，推测，找到，最终，根据中心法则，合成的相应蛋白质。2.蛋白质工程是指：以蛋白质为基础，通过或，对进行改造，或，以满足人的需求。,考点三蛋白质工程,蛋白质三维结构,氨基酸序列多肽链,mRNA,基因DNA,天然蛋白质合成,蛋白质工程,蛋白质工程的途径,中心法则的逆推
11、,基因工程,基本工具：,操作步骤：,应用,蛋白质工程：,限制酶、DNA连接酶、运载体,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,概念及操作流程,【构建知识网络】,【习题巩固】,1.(2016全国卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性核酸内切酶的识别序列与切割位点,图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。,(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有和,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是。,【习题巩固】,(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常
12、见的有和,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是。,(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接,理由是。,(2)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是。,Sau3A,两种酶切割后产生相同的黏性末端,Ecoli和T4DNA连接酶,T4DNA连接酶,【习题巩固】,(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有和,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是。,(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有,不
13、能表达的原因是。,甲和丙的目的基因没有插入启动子与终止子之间二者的目的基因均不能被转录(其他合理答案亦可),甲和丙,2人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。,（1）为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成cDNA，然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。,mRNA,【习题巩固】,2人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。
14、,(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_(填写字母，单选)。A人血细胞启动子B水稻胚乳细胞启动子C大肠杆菌启动子D农杆菌启动子,B,2人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。,(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是：_。农杆菌的能转移并整合到，从而完成转化。,吸引农杆菌感染水稻细胞,Ti质粒的T-DNA,宿主细胞的染色体DNA上,2人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HS
15、A(rHSA)的两条途径。,(4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才有活性。与途径相比，选择途径获取rHSA的优势是_。,水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工,2人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。,(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。,HSA,真核生物的基因结构：,原核生物的基因结构：,终止子,启动子,编码区,非编码区,非编码区,终止子,启动子,编码区,非编码区,非编码区,编码区是连续的,编码区不连续，包含外显子和内含子,外显子,内含子,启动子,终止子,转录,mRNA前体,酶切,mRNA,单链DNA,逆转录,复制,cDNA,即不含非编码区和内含子,