基因、细胞工程.doc

1 选修 3 现代生物科技专题专题一、基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望, 进行严格的设计, 通过体外 DNA 重组和转基因技术, 赋予生物以新的遗传特性, 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的,又叫做 DNA 重组技术。基因工程技术的原理: 基因重组目的: 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。操作水平: DNA 分子水平一、基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1 )来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。(2 )功能:能够识别双链 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,因此具有专一性。(3) 结果:经限制酶切割产生的 DNA 片段末端通常有两种形式:黏性末端和平末端(回文结构特点)。常用限制酶: EcoR I 限制酶识别序列:GAATTC ?黏性末端 Sma I 限制酶识别序列: CCCGGG ?平末端 2.“分子缝合针”—— DNA 连接酶(1) 两种 DNA 连接酶: 将双链 DNA 片段缝合起来, 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 E· coliDNA 连接酶: 连接双链 DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键, 不能连接平末端 T 4- DNA 连接酶: 缝合两种末端,但连接平末端的之间的效率较低。 2 (2) 与 DNA 聚合酶作用的不同点:DNA 聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键。 DNA 连接酶是连接两个 DNA 片段的末端,形成磷酸二酯键。相同点:都形成磷酸二酯键 3.“分子运输车”——载体(1 )载体具备的条件: ①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点,供外源 DNA 片段插入。③具有标记基因,供重组 DNA 的鉴定和选择。④大小合适,具有一定的安全性。(2) 最常用的载体: 质粒, 它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外, 并具有自我复制能力的双链环状 DNA 分子。(3 )其它载体: ?噬菌体的衍生物、动植物病毒在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒,都是在天然质粒的基础上进行过人工改选的。例题: 1、右图示某 DNA 片段,有关该图的叙述中,不正确的是 A. ②③④可形成 DNA 的基本组成单位 B. ②③④在 DNA 中特定排列顺序可代表遗传信息 C .某限制性内切酶可选择⑤作为切点 D. DNA 连接酶可连接①处断裂的化学键 2、下图为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制性核酸内切酶、 DNA 聚合酶、 DNA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是 A. ①②③④ B. ①②④③ C. ①④②③ D. ①④③② 3、下列 DNA 片段能够用 DNA 连接酶连接起来的是… GC … CG ① G… TGCAC …② GT …… GC ③… CTGCA …G④ GC … CG …⑤…G… CTTAA ⑥3 A.①和⑤B.①和⑤、②和④ C.①和③D.①和③、④和⑥ 4、下列有关限制性内切酶识别的叙述,不正确的是 A .从反应类型来看,限制性内切酶催化的是一种水解反应 B .限制性内切酶的活性受温度、 pH 的影响 C .一种限制性内切酶只能识别双链 DNA 中某种特定的脱氧核苷酸序列 D .限制性内切酶识别序列越短,则该序列在 DNA 中出现的几率就越小 5、下列关于染色体和质粒的叙述,正确的是 A .染色体和质粒的化学本质都是 DNA B .染色体和质粒都只存在于原核细胞中 C .染色体和质粒都与生物的遗传有关 D .染色体和质粒都可作为基因工程的常用载体 6、基因工程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G ↓ —,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓ GATC —。根据图示判断下列操作正确的是 A .目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 B .目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C .质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割 D .质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割二、基因工程的基本操作程序第一步:目的基因的获取 1. 目的基因是指: 编码蛋白质的结构基因。 2. 目的基因的获取方法: 原核基因采取直接分离获得,真核基因是人工合成。⑴从基因文库中获取目的基因:区分基因组文库、部分基因文库(如 cDNA 文库) ⑵ PCR 技术扩增目的基因① PCR 是聚合酶链性反应的缩写,发明人:穆里斯等人原理: DNA 双链复制实质:是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。 4 前提:要有一段已知目的基因的核苷酸序列②过程:( 变性) 加热至 90~ 95℃ DNA 解链;?( 复性