1、专题一专题一 基因工程基因工程复习（第复习（第1课时）课时）复习目标复习目标1.能够说出基因工程的概念能够说出基因工程的概念2.能够能够说出基因工程基本工具各自的作用和特点说出基因工程基本工具各自的作用和特点3.能分析基因工程的应用实例：能分析基因工程的应用实例：简述简述乳房生物反应器乳房生物反应器的操作过程的操作过程 说出用转基因动物做器官移植的供体面临的难说出用转基因动物做器官移植的供体面临的难题和解决办法。题和解决办法。4.掌握掌握蛋白质工程的概念和基本原理。蛋白质工程的概念和基本原理。说出蛋白质工程的流程图。说出蛋白质工程的流程图。尝试比较基因工程和蛋白质工程的异同。尝试比较基因工程和
2、蛋白质工程的异同。复习提纲复习提纲1.说出基因工程的概念和原理说出基因工程的概念和原理2.说出基因工程基本工具各自的作用和特点说出基因工程基本工具各自的作用和特点3.简述简述乳房生物反应器乳房生物反应器的操作过程；的操作过程；说出用说出用转基因动物做器官移植的供体时转基因动物做器官移植的供体时面临的难面临的难题和解决办法。题和解决办法。4.说出说出 蛋白质工程的概念和基本原理。蛋白质工程的概念和基本原理。画出蛋白质工程的流程图。画出蛋白质工程的流程图。尝试比较基因工程和蛋白质工程的异同。尝试比较基因工程和蛋白质工程的异同。基因工程的别名基因工程的别名基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重
3、组技术操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平原原 理理结结 果果生物体外生物体外基基 因因DNA分子水平分子水平基因重组基因重组一、基因工程概念的剖析一、基因工程概念的剖析定向地改造生物的遗传性状，定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。二、基因工程的基本工具二、基因工程的基本工具 “分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNADNA连接酶连接酶基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分子缝合针分子缝合针”“分子运输车分子运输车”1 1、“分子手术刀分子手术刀”切点：切点：主要在原核生物中主要在原核生物中分布：分布：特点：特点：磷酸
4、二酯键磷酸二酯键特异性，特异性，一种一种限制酶只能识别双链限制酶只能识别双链DNADNA分分子的子的某种特定核苷酸序列某种特定核苷酸序列，并在，并在特定的位特定的位点点上切割上切割DNADNA分子。分子。EcoEcoRR限制酶只识别限制酶只识别GAATTCGAATTC，并在，并在GAGA间切割间切割SmaSma限制酶只识别限制酶只识别CCCGGGCCCGGG，并在，并在GCGC间切割。间切割。例如：例如：限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(简称限制酶简称限制酶)磷酸二酯键磷酸二酯键8限制酶的识别序列限制酶的识别序列回文序列回文序列CT TCATGAATTCCGTACCCGGGCCTAA GAAG
5、TACTTAAGGCATGGGCCCGGATT EcoREcoR限制酶限制酶酶切位点酶切位点GGCATGGGAATTCCGTACCCCTTCATG GAAGTACTTAASmaSma限制酶限制酶酶切位点酶切位点 GGGCCTAA CCCGGATT1 1）种类：）种类：2 2）作用：）作用：E Ecoli DNAcoli DNA连接酶连接酶T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶2 2、DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”（黏性末端）（黏性末端）（黏性末端和平末端）（黏性末端和平末端）关于几种酶的归纳总结关于几种酶的归纳总结名称名称作用作用参与生理过程及应参与生理过程及应用用连接酶连
6、接酶连接两个片段连接两个片段基因工程基因工程限制性核限制性核酸内切酶酸内切酶从特定位点（特异性的）切割从特定位点（特异性的）切割某种特定的脱氧核苷酸序列某种特定的脱氧核苷酸序列聚合酶聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸氧核苷酸复制复制聚合酶聚合酶在核糖核苷酸链上添加单个核在核糖核苷酸链上添加单个核糖核苷酸糖核苷酸转录转录解旋酶解旋酶使碱基间的氢键断裂形成单脱使碱基间的氢键断裂形成单脱氧核苷酸链氧核苷酸链复制及转录复制及转录逆转录酶逆转录酶以为模板合成以为模板合成逆转录，基因工程逆转录，基因工程深度拓展深度拓展 知识延伸知识延伸基因的载体基因的载体质粒，噬菌体，动植
7、物病毒等。质粒，噬菌体，动植物病毒等。3、“分子运输车分子运输车”载体必须具备的条件：载体必须具备的条件：载体的作用：载体的作用：1 1）将外源基因转移到受体细胞中去。）将外源基因转移到受体细胞中去。2 2）在受体细胞内能稳定遗传和表达。）在受体细胞内能稳定遗传和表达。常用的载体有：常用的载体有：三、用转基因动物生产药物三、用转基因动物生产药物-动物动物乳腺生物反应器乳腺生物反应器获取目的基因获取目的基因（药用蛋白基因）（药用蛋白基因）构建基因表达载体构建基因表达载体（在药用蛋白基因前在药用蛋白基因前加乳腺蛋白基因的启加乳腺蛋白基因的启动子动子）显微注射导入显微注射导入哺乳动物受精哺乳动物受精
8、卵中卵中形成早期形成早期胚胎胚胎将胚胎送入母体动将胚胎送入母体动物物发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）中，转入的基因才能表达）分析分析1、转基因植物的培育应用了转基因技术和植、转基因植物的培育应用了转基因技术和植物组织培养技术物组织培养技术分析分析2、转基因动物的培育除了应用转基因技术，还可能、转基因动物的培育除了应用转基因技术，还可能用到体外受精技术、动物细胞培养技术、核移植技术、早用到体外受精技术、动物细胞培养技术、核移植技术、早期胚胎培养技术期胚胎培养技术1、基因工程的应用、基因工程的应用（1）基因工程的实质：将一
9、种生物的）基因工程的实质：将一种生物的 转移到另转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的一种生物体内，使后者产生本不能产生的 ，进而表现出新的进而表现出新的 。（2）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的在的 。2、天然蛋白质的不足、天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期天然蛋白质是生物在长期 过程中形成的，过程中形成的，它们的它们的 符合特定物种符合特定物种 的需要，却不的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。一定完全符合人类生产和生活的需要。3、蛋白质工程的目的、蛋白质工程的目的 生产符合人类生产和生活的需要的生产符合人类生产
10、和生活的需要的 。四、蛋白质工程四、蛋白质工程1、蛋白质工程崛起的缘由、蛋白质工程崛起的缘由基因基因蛋白质蛋白质性状性状蛋白质蛋白质进化进化结构和功能结构和功能生存生存蛋白质蛋白质2 2、蛋白质工程的基本原理、蛋白质工程的基本原理1、目标：根据人们对、目标：根据人们对 功能的特定需功能的特定需求，对蛋白质的求，对蛋白质的 进行分子设计。进行分子设计。2、原理：改造基因（基因、原理：改造基因（基因 或基或基因因 ）。3、实质、实质蛋白质蛋白质结构结构修饰修饰合成合成蛋白质工程的实质是对编码蛋白质蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造的基因进行改造3 3、蛋白质工程流程图、蛋白质工程流程图1
11、.从预期的蛋白质从预期的蛋白质功能功能出发出发2.设计预期的蛋白质设计预期的蛋白质结构结构3.推测应有的推测应有的氨基酸氨基酸序列序列4.找到相应的找到相应的脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列(即基因即基因)板书：用干扰素例子，反推过程。第4步后接着做什么？基因基因DNA DNA mRNA mRNA 氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链 蛋白质蛋白质三维结构三维结构转录转录 翻译翻译 折叠折叠 生物功能生物功能 预期功能预期功能 分子分子设计设计 DNADNA合成合成 以中心法则为原理和线索以中心法则为原理和线索 蛋白质工程蛋白质工程 比较：基因工程和蛋白质工程比较：基因工程和蛋白质工程基因工程基因工程
12、蛋白质工程蛋白质工程相同点相同点都要改造基因，都属于分子水平都要改造基因，都属于分子水平产生新的产生新的基因型，无新基因基因型，无新基因基因（型）基因（型）产生的蛋白质产生的蛋白质原有的原有的可以是新的可以是新的联系联系蛋白质工程是以基因工程为基础，蛋白质工程是以基因工程为基础，是基因工程的应用和延伸；前者可是基因工程的应用和延伸；前者可为后者修饰、改造酶为后者修饰、改造酶例例1.下列叙述符合基因工程概念的是下列叙述符合基因工程概念的是()A.B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有中含有B淋巴细胞中的抗体基因淋巴细胞中的抗体基因 B.将人的干扰素基因重组到
13、质粒后导入大肠将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干杆菌，获得能产生人干 扰素的菌株扰素的菌株 C.用紫外线照射青霉菌，使其用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株通过筛选获得青霉素高产菌株 D.自然界中天然存在的噬菌体自然界中天然存在的噬菌体自行感染自行感染细菌细菌后其后其DNA整合到细菌整合到细菌DNA上上B典例精练典例精练例例2.以下说法正确的是以下说法正确的是 （）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列苷酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运载体必须具备
14、的条件之一是：具有、运载体必须具备的条件之一是：具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接接 D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键成氢键C典例精练典例精练(1)根据已知条件和图回答：根据已知条件和图回答：上述质粒用限制酶上述质粒用限制酶 切割，切割，目的基因用限制酶目的基因用限制酶 切割。切割。例例3、已知、已知限制酶限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGATCC,限制酶限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。课堂小结课堂小结例例4(2010江苏生物，江苏生物，27)下表中列出了几种限制酶识别序列及
15、其切割位下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图点，图1、图、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：限制酶限制酶BamHHindEcoRSma识别序列及识别序列及切割位点切割位点GGATC CC CTAGGAAGCT TT TCGAAGAATT CC TTAAGCCCGGGGGGCCC典例精练典例精练(1)(1)用图中的质粒和外源用图中的质粒和外源DNADNA构建重组质粒，不能使用构建重组质粒，不能使用Sma Sma 切割，原因是切割，原因是_ _ 。(2)(2)与只使用与只使用EcoREcoR相比较，使用相比较，使用BmaH
16、BmaH和和HindHind两种限两种限制酶同时处理质粒、外源制酶同时处理质粒、外源DNADNA的优点在于可以防止的优点在于可以防止_ _ Sma会破坏质粒的抗性基因和外源会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因中的目的基因 质粒和含目的基因的外源质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化片段自身环化也即：用同种限制酶切割后的质粒和目的基因，在基因表达载体构建时，也即：用同种限制酶切割后的质粒和目的基因，在基因表达载体构建时，常形成三种连接方式，其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接常形成三种连接方式，其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接，用两种限制酶可避免此类
17、现象（是无效的连接，用两种限制酶可避免此类现象（即自身环化即自身环化）(3)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入并加入_酶。酶。(4)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_ 。DNA连接连接鉴别和筛选含有目的基因的细胞鉴别和筛选含有目的基因的细胞（作用：连接脱氧核糖和磷酸）（作用：连接脱氧核糖和磷酸）进一步巩固考查目标进一步巩固考查目标3归纳：归纳：基因工程的基本步骤及其应用基因工程的基本步骤及其应用3.3.基因工程中基因工程中,需使用的限制酶切割目的基因和质粒需使用的限制酶切割目的基
18、因和质粒,便于重组和筛选。已知便于重组和筛选。已知限制酶限制酶的识别序列和切的识别序列和切 点是点是GGGATCC,GATCC,限制酶限制酶的识别序列和切点的识别序列和切点 是是GATCGATC。(1)根据已知条件和图回答：根据已知条件和图回答：上述质粒用限制酶上述质粒用限制酶 切割，切割，目的基因用限制酶目的基因用限制酶 切割。切割。已知已知限制酶限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGATCC,限制酶限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。将切下的目的基因片段插入质粒的切口处将切下的目的基因片段插入质粒的切口处,还要还要 加入适量的加入适量的 。请指出质粒上至少要有一个标
19、记基因的理由：请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由：。(2)(2)不同生物的基因可以拼接的结构基础是不同生物的基因可以拼接的结构基础是 。(3)(3)大肠杆菌是首先成功表达外源基因的宿主菌大肠杆菌是首先成功表达外源基因的宿主菌,但不能表达结构复杂的蛋白质但不能表达结构复杂的蛋白质,哺乳类细胞、昆虫哺乳类细胞、昆虫DNA连接酶连接酶 检测重组质检测重组质 粒粒(或目的基因或目的基因)是否导入受体细胞是否导入受体细胞 DNA结构结构 基本相同基本相同 细胞表达系统虽然能表达结构复杂的哺乳类细胞细胞表达系统虽然能表达结构复杂的哺乳类细胞 蛋白蛋白,但操作复杂但操作复杂,表达水平低表达水平低,不易推
20、广使用。基不易推广使用。基 因工程中常选用酵母菌作为受体细胞因工程中常选用酵母菌作为受体细胞,请从细胞结请从细胞结 构等方面分析用构等方面分析用酵母菌作受体细胞能克服上述不酵母菌作受体细胞能克服上述不 足的理由：足的理由：。单细胞真核生物单细胞真核生物,含有加工、修饰蛋白质的内含有加工、修饰蛋白质的内质网和高尔基体质网和高尔基体;繁殖速度快繁殖速度快,能很快得到大量的目的基因能很快得到大量的目的基因;培养成本低培养成本低;容易培养。容易培养。1.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述 不正确的是不正确的是（）A.常用相同的限制性内切
21、酶处理目的基因和质粒常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒 B.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 C.DNA连接酶和连接酶和 RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 D.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 C达标检测达标检测3.下列关于基因工程的叙述，错误的是（下列关于基因工程的叙述，错误的是（）A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 B.限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的
22、工具酶连接酶是两类常用的工具酶 C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进的细胞和促进目的基因的表达目的基因的表达D4.4.如图为利用生物技术获得生物新品种的过程如图为利用生物技术获得生物新品种的过程,据图据图 回答：回答：(1)(1)在基因工程中在基因工程中,AB,AB为为 技术技术,利用利用 的原理是的原理是 ,其中其中为为 过程。过程。(2)(2)加热至加热至9494的目的是使的目的是使DNADNA中的中的 键键 断裂断裂,这一过程在细胞内
23、是通过这一过程在细胞内是通过 的的 作用来完成的。作用来完成的。PCR DNA复制复制 DNA解旋（变性）解旋（变性）氢氢解旋酶解旋酶 (3)(3)当温度降低时当温度降低时,引物与模板末端结合引物与模板末端结合,在在DNADNA聚聚 合酶的作用下合酶的作用下,引物沿模板链延伸引物沿模板链延伸,最终合成两条最终合成两条 DNADNA分子分子,此过程中的原料是此过程中的原料是 ,遵循的原则是遵循的原则是 。(4)(4)目的基因导入绵羊受体细胞常用目的基因导入绵羊受体细胞常用 技术。技术。补充问题补充问题(5)BD(5)BD为抗虫棉的培育过程为抗虫棉的培育过程,其中其中过程常用的过程常用的 方法是方法是 ,要确定目的基因要确定目的基因(抗虫基因抗虫基因)导入受体细胞后是否导入受体细胞后是否 能稳定遗传并表达能稳定遗传并表达,需进行检测和鉴定工作需进行检测和鉴定工作,请写请写 出在个体生物学水平上的鉴定过程：出在个体生物学水平上的鉴定过程：。4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸碱基互补配对原则碱基互补配对原则显微注射显微注射农杆菌转化法农杆菌转化法让害虫吞食转基因棉花的叶子让害虫吞食转基因棉花的叶子,观察害虫的存活情况观察害虫的存活情况,以确以确定性状定性状
