高中生物《基因工程概述》課件2（40張PPT）（蘇教版選修3）

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歡迎進入生物課堂 第一節(jié)基因工程概述 角似鹿 鼻似獅 目似虎 唇似牛 爪似鷹 髭似馬 鱗似魚 身似蛇 呼風喚雨 騰云駕霧 定向基因改造設想 設想一 能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮 能否讓細菌 吐出 蠶絲 設想二 能否讓微生物產生出人的胰島素 干擾素等珍貴的藥物 設想三 經(jīng)過多年的努力 科學家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術 基因工程 基因工程 基因工程的理論鋪墊 艾弗里 證明 是遺傳物質沃森和克里克 闡明 雙螺旋結構尼倫貝格 破譯遺傳密碼 1973年 美 科恩 將兩種不同來源的 分子進行體外重組 并首次實現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達 創(chuàng)立了定向改造生物的新技術 基因工程 1944195319601966 什么叫基因工程 基因工程又叫基因拼接技術或DNA重組技術 是指在體外 通過人工 剪切 和 拼接 等方法 對生物的基因進行改造和重新組合 然后導入受體細胞內并使重組基因在受體細胞中表達 產生人類需要的基因產物的技術 一 基因工程的概念 概念的把握 基因拼接技術或DNA重組技術 生物體外 基因 DNA分子水平 人類需要的基因產物 剪切 拼接 導入 表達 打破種的界限 定向改造生物 基因重組 19 年 美 帕米特 采用顯微注射法 基因工程培育抗蟲棉的簡要過程 上述培育抗蟲棉的關鍵步驟是什么 關鍵步驟一 關鍵步驟二 關鍵步驟三 抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來 形成重組DNA 重組DNA導入受體 棉花 細胞 解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具 二 DNA重組技術的基本工具 關鍵步驟一的工具 關鍵步驟二的工具 關鍵步驟三的工具 分子手術刀 限制性內切酶 分子針線 DNA連接酶 分子運輸車 運載體 分子手術刀 限制性核酸內切酶 大腸桿菌 E coli 的一種限制酶能識別GAATTC序列 并在G和A之間切開 思考 限制酶所識別的序列有什么特點 限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎 什么叫黏性末端 思考 限制酶所識別的序列有什么特點 限制酶所識別的序列 都可以找到一條中心軸線 中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列的 限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎 任何一種限制酶都只識別和切斷特定的核苷酸序列 這是由限制酶的性質所決定的 什么叫黏性末端 被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口 帶有幾個伸出的核苷酸 他們之間正好互補配對 這樣的切口叫黏性末端 問題探討 限制酶從哪里尋找 提示 聯(lián)想從前學過的內容 噬菌體侵染細菌的實驗 進而認識細菌等單細胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵 那么這類原核生物之所以長期進化而不絕滅 有何保護機制 原核生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制 以防止外來病原物的侵害 限制酶就是細菌的一種防御性工具 當外源DNA侵入時 會利用限制酶將外源DNA切割掉 以保證自身的安全 所以 限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA 使之失效 從而達到保護自身的目的 迄今為止 基因工程中使用的限制酶絕大部分都是從細菌或霉菌中提取出來的 聯(lián)系你已有的知識 想一想 為什么細菌中限制酶不剪切細菌本身的DNA 是因為微生物在長期演化過程中 含有某種限制酶的細胞 其DNA分子中或者不具備這種限制酶的識別切割序列 或者通過甲基化酶將甲基轉移到所識別序列的堿基上 使限制酶不能將其切開 這樣 盡管細菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷 并且可以防止外源DNA的入侵 特點 特異性 即識別特定核苷酸序列 在特定的切點切割DNA分子 分布 主要在微生物中 3 結果 產生黏性末端 限制性核酸內切酶 簡稱限制酶 要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口 可產生幾個黏性末端 要切兩個切口 產生四個黏性末端 如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割 會怎樣呢 會產生相同的黏性末端 然后讓兩者的黏性末端黏合起來 就似乎可以合成重組的DNA分子了 分子針先 DNA連接酶 DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙 縫合 起來 是把梯子兩邊扶手的斷口連接起來 這樣一個重組的DNA分子才能形成 思考 DNA連接酶連接的是什么部位 A A T T G C C T T A A G 思考 DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎 為什么 不是一回事 基因工程中所用的連接酶有兩種 一種是從大腸桿菌中分離得到的 稱之為E coli連接酶 另一種是從T4噬菌體中分離得到 稱為T4連接酶 這兩種連接酶催化反應基本相同 都是連接雙鏈DNA的缺口 nick 而不能連接單鏈DNA DNA連接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯鍵 在相鄰核苷酸的3位碳原子上的羥基與5位碳原子上所連磷酸基團的羥基之間形成 那么 二者的差別主要表現(xiàn)在什么地方呢 1 DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3 末端的羥基上 形成磷酸二酯鍵 而DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵 不是在單個核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵 2 DNA聚合酶是以一條DNA鏈為模板 將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補的DNA鏈 而DNA連接酶是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來 因此DNA連接酶不需要模板 此外 二者雖然都是由蛋白質構成的酶 但組成和性質各不相同 運載工具 載體 要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達 首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去 能將外源基因送入細胞的工具就是載體 將外源基因送入受體細胞 作用 條件 1 能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存 2 載體DNA必須有一個或多個限制酶切點 以便目的基因插入到載體上去 3 具有某些標記基因 便于進行篩選 載體DNA必須是安全的 不會對受體細胞有害 或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去 5 載體DNA分子大小應適合 以便提取和在體外進行操作 太大就不便操作 常用種類 質粒 噬菌體和一些動植物病毒 原因 1 重組DNA不能復制 就可能丟失 2 沒有一個和多個切割位點 就不能進行DNA的重組 3 載體上沒有沒有標記基因 我們用肉眼又看不到載體是否真正進入 鑒定困難 4 出于對分離出的基因產物運用后果有顧慮 要求載體必須對細胞無害 當然這里主要考慮載體不能有害于受體細胞 影響其生命活動的正常進行 大腸桿菌的質粒 最常用的質粒是大腸桿菌的質粒 其中常含有抗藥基因 如四環(huán)素的標記基因 質粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決定性作用 但復制只能在宿主細胞內成 質粒的特點 細胞染色體 或擬核DNA分子 外能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子 質粒的存在對宿主細胞無影響 3 質粒的復制只能在宿主細胞內完成 1 以下說法正確的是 A 所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B 質粒是基因工程中唯一的運載體C 運載體必須具備的條件之一是 具有多個限制酶切點 以便與外源基因連接D DNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵 C 練習 2 不屬于質粒被選為基因運載體的理由是A 能復制 B 有多個限制酶切點C 具有標記基因D 它是環(huán)狀DNA D 3 有關基因工程的敘述中 錯誤的是 A 基因工程技術能定向地改造生物的遺傳性狀 培育生物新品種B 重組DNA的形成在細胞內完成C 目的基因須由運載體導入受體細胞D 質粒都可作為運載體 BD 1 在基因工程中 切割載體和含有目的基因的DNA片段中 一般需使用 A 同種限制酶B 兩種限制酶C 同種連接酶D 兩種連接酶2 有關基因工程的敘述正確的是 A 限制酶只在獲得目的基因時才用B 重組質粒的形成是在細胞內完成的C 質粒都可作為載體D 蛋白質的結構成分為合成目的基因提供資料3 下列哪項不是基因工程中經(jīng)常使用的用來運載目的基因的載體 A 細菌質粒B 噬菌體C 動植物病毒D 細菌核區(qū)的DNA4 基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細胞內分離出來 這要利用限制性內切酶 一種限制性內切酶能識別DNA子中的GAATTC順序 切點在G和A之間 這是應用了酶的 A 高效性B 專一性C 多樣性D 催化活性受外界條件影響 A 5 在已知某小片段基因堿基序列的情況下 獲得該基因的最佳方法是 A 用mRNA為模板逆轉錄合成DNAB 以4種脫氧核苷酸為原料人工合成C 將供體DNA片段轉入受體細胞中 再進一步篩選D 由蛋白質的氨基酸序列推測mRNA6 下列關于基因工程的敘述中 正確的是 A 基因工程是細胞水平上的生物工程B 基因工程產生的變異屬于人工誘變C 基因工程育種的優(yōu)點之一是目的性強D 基因工程的產物對人類都是有益的 7 下圖是某一DNA片段 下列關于該圖的敘述 正確的是 A 若圖中的ACT能決定一個氨基酸 則ACT可稱為一個密碼子B 限制性核酸內切酶和DNA連接酶都可作用于 處C 若該片段能與RNA聚合酶結合 則該片段為基因的終止子D DNA復制過程需要解旋酶作用于 處 而轉錄不需要8 在基因工程技術中 限制性核酸內切酶主要用于 A 目的基因的獲取和導入B 目的基因的導入和檢測C 目的基因的獲取和與運載體結合D 基因表達載體的構建和導入 9 基因工程中常用細菌等原核生物作受體細胞的原因不包括 A 繁殖速度快B 遺傳物質相對較少C 多為單細胞 操作簡便D DNA為單鏈 變異少10 科學家已能運用基因工程技術 讓羊合成并分泌抗體 相關敘述不正確的是 A 該技術將導致定向的變異B 受精卵是理想的受體細胞C 宜采用PCR技術擴增目的基因D 垂體分泌的催乳素能促進抗體的產生11 下列用DNA重組技術生產的人類蛋白藥物及其用途錯誤的是 A 血清白蛋白 血漿補充物B 干擾素 抗病毒 抗腫瘤C 紅細胞生成素 治療貧血D 白細胞介素 治療肺氣腫 12 工程菌 是指 A 用物理或化學方法誘發(fā)菌類自身某些基因得到高效表達的菌類細胞株系B 用遺傳工程的方法 把相同種類不同株系的菌類通過雜交得到新細胞株系C 用基因工程的方法 使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系D 從自然界中選取能迅速增殖的菌類13 下列平末端屬于同一種限制酶切割而成的是 A B C D 14 下列說法正確的是 A 蛋白質工程和基因工程的目的是獲得人類需要的蛋白質 所以兩者沒有區(qū)別B 通過蛋白質工程改造后的蛋白質有的仍是天然的蛋白質C 蛋白質工程是在基因水平上改造蛋白質的D 蛋白質工程是在蛋白質分子水平上改造蛋白質的 15 下列屬于PCR技術的條件的是 單鏈的脫氧核苷酸序列引物 目的基因所在的DNA片段 脫氧核苷酸 核糖核苷酸 DNA連接酶 DNA聚合酶 DNA限制性內切酶A B C D 16 下列有關PCR技術的敘述正確的是 A 作為模板的DNA序列必須不斷的加進每一次的擴增當中B 作為引物的脫氧核苷酸序列必須不斷的加進每一次的擴增當中C 反應需要的DNA聚合酶必須不斷的加進反應當中D 反應需要的DNA連接酶必須不斷的加進反應當中17 蛋白質工程中 直接需要進行操作的對象是 A 氨基酸結構B 蛋白質的空間結構C 肽鏈結構D 基因結構 A 18 1993年 我國科學工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉 其抗蟲基因的來源 A 普通棉花的基因突變B 棉鈴蟲變異形成的致死基因C 寄生在棉鈴蟲體內的線蟲D 蘇云金芽孢桿菌體內的抗蟲基因19 蛋白質工程的基本流程是 蛋白質分子結構設計 DNA合成 預期蛋白質功能 據(jù)核苷酸序列推出脫氧核苷酸序列A B C D 20 在基因工程中 把選出的目的基因 共1000個脫氧核苷酸對 其中腺嘌嶺脫氧核苷酸是460個 放入DNA擴增儀中擴增4代 那么 在擴增儀中應放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是 A 540個B 8100個C 17280個D 7560個 21 下列有關基因工程的應用中 對人類不利的是 A 制造 工程菌 用于藥品生產B 制造 超級菌 分解石油 農藥C 重組DNA誘發(fā)受體細胞基因突變D 導入外源基因替換缺陷基因22 mRNA上的終止密碼子不編碼氨基酸 與之相對應的DNA片段位于 A 編碼區(qū)下游的非編碼區(qū)中B 基因編碼區(qū)內C 基因的最末端D 基因編碼區(qū)最末端的內含子中23 堿基互補配對發(fā)生在下列哪些生理過程或生物技術中 種子的萌發(fā) 病毒的增殖過程 細菌的二分裂過程 目的基因與運載體的結合 DNA探針的使用 分泌蛋白的加工和運輸A B C D A A 24 某科學家從細菌中分離出耐高溫淀粉酶 Amy 基因a 通過基因工程的方法 將a轉到馬鈴薯植株中 經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細胞中存在 這一過程涉及 A 目的基因進入受體細胞后 可隨著馬鈴薯的DNA分子的復制而復制 傳給子代細胞B 基因a導入成功后 將抑制細胞原有的新陳代謝 開辟新的代謝途徑C 細菌的DNA分子較小 可直接作為目的基因 導入受體中不需要整合到馬鈴薯的DNA分子中D 目的基因來自細菌 可以不需要運載體直接導入受體細胞25 下列關于質粒的敘述 正確的是 A 質粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器B 質粒是細菌細胞質中能自主復制的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子C 質粒只有在侵入宿主細胞后在宿主細胞內復制D 細菌質粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立進行 A 26 下列屬于獲取目的基因的方法是 A 從物種中直接分離B 根據(jù)已知氨基酸序列推測合成法C 以mRNA為模板反轉錄D 轉錄法27 下列哪些可作為基因工程技術中常用的 分子運輸車 A 大腸桿菌B 質粒C 動物病毒D 線粒體28 有關基因工程的說法 正確的是 A 在基因工程操作中 只要在受體細胞中檢測到目的基因 就能表達B 基因工程操作的必須的工具有限制性核酸內切酶 DNA連接酶和運載體C 抗蟲棉的目的基因來自于蘇云金芽胞桿菌D 抗蟲棉的后代中可能有不抗蟲的個體29 科學家將含人的 一抗胰蛋白酶基因的DNA片段 注射到羊的受精卵中 該受精卵發(fā)育成的羊能分泌含 一抗胰蛋酶的奶 這一過程涉及 A DNA按照堿基互補配對原則自我復制B DNA以其一條鏈為模板合成RNAC RNA以自身為模板自我復制D 按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質 ABC BC BCD ABD 多選題 30 科學家將控制某藥物蛋白合成的基因轉移到白色來亨雞胚胎細胞的DNA中 發(fā)育后的雌雞就能產出含該藥物蛋白的雞蛋 在每一只雞蛋的蛋清中都含有大量的藥物蛋白 而且用這些雞蛋孵出的雞 仍能產出含該藥物蛋白的雞蛋 據(jù)此分析 A 該過程運用了胚胎移植技術B 這些雞是轉基因工程的產物C 該種變異屬于定向變異D 這種變異屬于可遺傳的變異31 下列基因工程操作步驟中 發(fā)生堿基互補配對的是 A 用mRNA為模板人工合成目的基因B 基因表達載體的構建C 重組質粒導入受體細胞D 目的基因的表達32 下列應用涉及基因工程技術的有 A 生產鼠 人嵌合抗體B 培育能生產激素的 超級綿羊 C 培育高產 優(yōu)質的 太空椒 D 培育轉基因延熟番茄 BCD ABD ABD 33 下列轉基因生物與所運用的目的基因正確是 A 抗蟲棉 Bt毒蛋白基因B 抗真菌的煙草 抗毒素合成基因C 抗鹽堿和干旱植物 調節(jié)細胞滲透壓的基因D 耐寒的番茄 抗凍蛋白基因34 用基因工程技術可使大腸桿菌合成人的蛋白質 下列敘述正確的有 A 常用相同的限制性核酸內切酶處理目的基因和質粒B DNA連接酶和RNA聚合酶是構建重組質粒必需的工具酶C 可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒D 導入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達35 下列關于蛋白質工程的說法正確的是 A 蛋白質工程能定向改造蛋白質分子的結構 使之更加符合人類的需要B 蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作 定向改變分子的結構C 蛋白質工程能產生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子D 蛋白質工程與基因工程密不可分 又被稱為第二代基因工程 ABCD ACD ACD 再見 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全