选修三基因工程的基本过程

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1、三、转化三、转化受体细胞受体细胞（将目的基因（将目的基因导入导入受体细胞）受体细胞）转化转化导入方法导入方法动物细胞动物细胞显微注射法显微注射法(受精卵受精卵)微生物细胞微生物细胞感受态细胞（感受态细胞（CaCa2+2+处理）处理）植物细胞植物细胞-目的基因目的基因导入导入_内内,并且在受并且在受体细胞内维持体细胞内维持_和和_的过程。的过程。（质粒质粒中或中或整合到受体细胞整合到受体细胞DNADNA中中）受体细胞受体细胞表达表达稳定稳定农杆菌转化法农杆菌转化法花粉管通道法花粉管通道法基因枪法基因枪法1、将目的基因导入将目的基因导入植物细胞植物细胞（1）农杆菌）农杆菌 转化法转化法特点特点:能

2、感染能感染双子叶植物双子叶植物和和祼子植物祼子植物,对对单子叶植物单子叶植物无感染能力无感染能力Ti质粒质粒的的TDNA可转移至受体细可转移至受体细胞并整合到其染色体上胞并整合到其染色体上转化过程转化过程:（2）基因枪法）基因枪法（3）花粉管通道法）花粉管通道法2 2、将目的基因导入、将目的基因导入动物细胞动物细胞（1 1）方法：）方法：显微注射法显微注射法（2 2）程序：）程序：目的基因表达载体提纯目的基因表达载体提纯 取卵（受精卵）取卵（受精卵）显微注射显微注射 受精卵受精卵 新性状动物新性状动物移植到子宫移植到子宫能产生人胰岛素的大肠杆菌3 3、将目的基因导入、将目的基因导入微生物细胞微

3、生物细胞（1 1）原核生物特点：）原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。（2 2）方法：）方法：用用Ca2+处理处理细胞细胞,以增大细菌以增大细菌细胞壁细胞壁的通透性的通透性,使细胞处于一种能使细胞处于一种能吸收周围环境中吸收周围环境中DNA分子的生理状态分子的生理状态,这种细胞称为这种细胞称为感受态细胞感受态细胞.是将是将重组重组表达载体表达载体DNA分子分子溶于溶于缓冲液缓冲液中与中与感受态细胞感受态细胞混合混合,在在一定的温度下促进感受态细胞吸收一定的温度下促进感受态细胞吸收DNADNA分子分子,完成转化完成转化过程过程.目的基因目

4、的基因在受体细胞内，在受体细胞内，随其繁殖而复制随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因获得大量的目的基因。若通过基因过程生产人的若通过基因过程生产人的糖蛋白糖蛋白可以用可以用大肠杆菌大肠杆菌作为工程菌吗？作为工程菌吗？不可以，糖蛋白上的不可以，糖蛋白上的糖链糖链是在是在内质网内质网和和高尔基体高尔基体上上加工完成加工完成，而内质网和高尔基，而内质网和高尔基体存在真核细胞中，体存在真核细胞中，大肠杆菌是原核生物，大肠杆菌是原核生物，细胞中不含这两种细胞器。细胞中不含这两种细胞器。以以酵母菌酵母菌作为工程菌可以吗

5、作为工程菌可以吗?可以，酵母菌为真核生物（真菌类）。可以，酵母菌为真核生物（真菌类）。思考与探究：思考与探究：例例.采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入 目的基因的做法正确的是目的基因的做法正确的是()将毒素蛋白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵序列，注射到棉受精卵将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入序列，与质粒重组，导入细菌后感染棉的体细胞，再进行组织培养细菌后感染棉的体细胞，再进行组织培养将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，序列，与细菌质

6、粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵注射到棉的子房并进入受精卵 A、B、C、D、根据选择根据选择标记基因的特异性标记基因的特异性，从，从大量的细胞繁殖群体中大量的细胞繁殖群体中筛选筛选出获得出获得重组重组DNA分子的受体细胞克隆。分子的受体细胞克隆。四、目的基因的检测与表达四、目的基因的检测与表达 目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞后，后，是否可以是否可以稳定维持和表达其遗传特性稳定维持和表达其遗传特性，只有，只有通过通过检测与鉴定才能知道检测与鉴定才能知道。这就是基因工程。这就是基因工程的第四步工作。的第四步工作。？插入失活法插入失活法原位影印原位影印 质粒的多克隆位点整质粒的多克隆位点

7、整合在合在lacZ基因中，如插基因中，如插入外源目的基因，破坏入外源目的基因，破坏了了lacZ基因的结构，大基因的结构，大肠杆菌形成白色克隆。肠杆菌形成白色克隆。否则形成蓝色克隆。否则形成蓝色克隆。目前，还可以在目前，还可以在核酸水平核酸水平的的蛋白质水平蛋白质水平等方等方面对重组体进行筛选和鉴定面对重组体进行筛选和鉴定检测染色体的检测染色体的DNADNA上是否插入目的基因上是否插入目的基因检测目的基因检测目的基因是否转录出了是否转录出了mRNAmRNA检测目的基因检测目的基因是否翻译成蛋白质是否翻译成蛋白质例如：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等例如：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等 此外，还可以

8、在此外，还可以在个体水平个体水平进行筛选和鉴定进行筛选和鉴定方法方法DNA分子杂交技术分子杂交技术显影技术显影技术方法方法 分子杂交技术分子杂交技术 过程过程:同样用同样用标记的标记的目的基因目的基因做做探针探针和和转基因生物的转基因生物的mRNA杂交杂交,如果出现杂交带如果出现杂交带,则表明目的基因转录出则表明目的基因转录出了了mRNA。UACGGUCAUGUCGCAUGCUAG显影技术显影技术 提取宿主细胞中的表达产物（蛋白质或多肽）表达产物（蛋白质或多肽）作为抗原抗原，以改基因表达产物的产物的免疫血清作抗体免疫血清作抗体，通过抗原抗原-抗体反应抗体反应来检测所表达的蛋白质，并进一步推断目

9、的基因是否存在。个体生物学水平个体生物学水平鉴定鉴定抗虫鉴定抗虫鉴定抗病鉴定抗病鉴定活性鉴定等活性鉴定等例例.下图是将人的生长激素基因导人细菌下图是将人的生长激素基因导人细菌B细胞内制造细胞内制造“工程菌工程菌”的示意图，所用载体为的示意图，所用载体为质粒质粒A。已知细菌。已知细菌B细胞内不含质粒细胞内不含质粒A，也不含质粒，也不含质粒A上的基因，质粒上的基因，质粒A导人细菌导人细菌B后，后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：其上的基因能得到表达。请回答下列问题：(1)目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到

10、的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重，只有少数导入的是重组质粒。以下步骤可鉴别得到的细菌是否导人了质粒组质粒。以下步骤可鉴别得到的细菌是否导人了质粒A或重组质粒：将得到的或重组质粒：将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就导人了质粒细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就导人了质粒A或重或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是 。(2)若把通过鉴定证明导人了普通质粒若把通过鉴定证明导人了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环

11、素的培养或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是基上培养，会发生的现象是 ，原因是，原因是_(3)导人细菌导人细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是细胞中的目的基因成功表达的标志是_五、实现功能表达表达 培育获得重组培育获得重组DNA分子的受体细胞，在分子的受体细胞，在相关条件下相关条件下进行诱导（如热诱导、化学诱进行诱导（如热诱导、化学诱导等），使目的基因在新的遗传背景下实导等），使目的基因在新的遗传背景下实现功能现功能表达表达，分离分离目的基因的目的基因的表达产物表达产物，获得基因工程产品（如人胰岛素）。获得基因工程产品（如人胰岛素）。基因工程的原理虽然不变，但随着研基

12、因工程的原理虽然不变，但随着研究目标和研究对象的不同，基因工程的究目标和研究对象的不同，基因工程的“施工施工”步骤也不完全相同。步骤也不完全相同。例如，利用基因工程培育储藏性能优例如，利用基因工程培育储藏性能优良的良的抗软化番茄新品种抗软化番茄新品种与用大肠杆菌生产与用大肠杆菌生产目的蛋白的方法步骤就有所不同。目的蛋白的方法步骤就有所不同。抗多聚半乳糖抗多聚半乳糖 醛酸酶基因醛酸酶基因（目的基因）（目的基因）多聚半乳糖醛多聚半乳糖醛酸酶基因酸酶基因mRNA 11基因工程的正确操作步骤是基因工程的正确操作步骤是()构建基因表达载体构建基因表达载体 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞检测

13、目的基因的表达是否符合特定性状要求检测目的基因的表达是否符合特定性状要求取目的基因取目的基因A B C D2.下列有关基因工程技术的叙述，正确的是下列有关基因工程技术的叙述，正确的是()A重组重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和基因连接酶和基因进入受体细胞的载体进入受体细胞的载体B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C选用细菌作为重组质粒的受体细胞主要是因为细菌繁殖快、选用细菌作为重组质粒的受体细胞主要是因为细菌繁殖快、遗传物质少遗传物质少D只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达只要目的基因进入受体细

14、胞就能成功实现表达3.基因工程是在基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工分子水平上进行设计施工的的,在基因操作的基本步骤中在基因操作的基本步骤中,不进行减基互补不进行减基互补配对的步骤是配对的步骤是 ()A.人工合成目的基因人工合成目的基因B.目的基因与载体结合目的基因与载体结合C.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞D.目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达4.基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞。下列不属于这等微生物作为受体细胞。下列不属于这样做的原因的是样做的原因的是()A结构简单，多为单细胞结构简单，多为单细胞 B繁殖速度

15、快繁殖速度快 C遗传物质含量少遗传物质含量少 D性状稳定，变异少性状稳定，变异少5.基因工程中常用的受体细胞不包括基因工程中常用的受体细胞不包括()A人体细胞人体细胞 B动物细胞动物细胞 C植物细胞植物细胞 D微生物细胞微生物细胞7、用、用-珠蛋白珠蛋白（动物血红蛋白的重要组成成分动物血红蛋白的重要组成成分）的的DNA探针可以检测出的遗传病是探针可以检测出的遗传病是 A镰刀状细胞贫血症镰刀状细胞贫血症 B白血病白血病C坏血病坏血病 D苯丙酮尿症苯丙酮尿症 6、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是因探

16、针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是 A用于检测疾病的医疗器械用于检测疾病的医疗器械B用放射性同位素或荧光分子等标记的用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子分子C合成合成-珠蛋白的珠蛋白的DNAD合成苯丙羟化酶的合成苯丙羟化酶的DNA片段片段7.继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：答：（1）将人的

17、生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，中，原因原因_（3）通常采用）通常采用_技术检测外源基因是否插技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。入了小鼠的基因组。（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_细胞中特异表达。细胞中特异表达。显微注射显微注射 受精卵受精卵 受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达。可使外源基因在相应的组织细胞中表

18、达。DNA分子杂交分子杂交膀胱上皮膀胱上皮（或早期胚胎）（或早期胚胎）32（8分）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，分）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。过程相关的图和表。请根据以上图表回答下列问题。请根据以上图表回答下列问题。（1）在采用常规）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚聚合酶不同于一般生物体内的合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点聚合酶，其最主要的特点是是 。（2

19、）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？_。（3）图）图1步骤步骤所用的所用的DNA连接酶对所连接的连接酶对所连接的DNA两端碱基序列两端碱基序列是否有专一性要求？是否有专一性要求？。（4）为将外源基因转入马铃薯，图）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤步骤转基因所用的细菌转基因所用的细菌B通通常为常为 。（5）对符合设计要求的重组质粒）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，假设所用的酶均可将进行酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表中标示的酶切位点和表2所列的识所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。别序列，对以下酶切结果作出判断。采用采用EcoR和和Pst酶切，得到酶切，得到_种种DNA片断。片断。采用采用EcoR和和Sma酶切，得到酶切，得到_种种DNA片断。片断。