• (2)基因表达载体的构建方法
•
(1)一般来说，天然载体往往 不能满足人类的所有要求，因此人们 根据不同的目的和需要，需要对某些 天然的载体进行人工改造。 • (2)插入的目的基因的表达需要调控 序列，因而用作载体的质粒的插入部 位之前需有启动子，之后需有终止子。
• 1．(2009年潍坊模拟)质粒作为“分 子运输车”的条件是 ( ) • ①能够自我复制 ②双链环状DNA 分子 ③有多个限制酶切点 ④有标 记基因 ⑤真核细胞中没有 • A．①②③④⑤ B．①②③④ • C．①③④ D．②③⑤
称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解。请分析回答： 录法 ②化学合成法 (3)限制性核酸内切 DNA连接
(4)受精卵
动物乳汁中含此种抗体
(1)写出b过程的表达式________________________。 (2)人工合成目的基因的方法有①________；② ________。 (3)将目的基因和载体(质粒)结合的工具酶有________ 酶和________酶。 (4)科学家计划从哺乳动物的乳汁中提取某种抗体，应 将控制抗体合成的基因导入该种动物的________中， 导入基因成功表达的标志是________。
• 【答案】 C
• 2．(2009年南通调研)下列关于基因 表达载体构建的相关叙述，不正确的 是 ( )
• A．需要限制酶和DNA连接酶 • B．必须在细胞内进行 • C．抗生素抗性基因可作为标记基因 • D．启动子位于目的基因的首端
• 【答案】
B
• (3)将目的基因导入受体细胞 • ①目的：目的基因进入受体细胞内并在受体 细胞内维持稳定和表达的过程。 • ②受体细胞种类不同，导入方法不同。 受体细 胞种类
DNA连接酶
载体
常用 类型
(1)能在宿主细 (1)E· coli (1)识别特定 DNA连接酶 胞内稳定存在 的核苷酸序 只连接黏性 并大量复制 (2)有多个限制 列 末端 酶切割位点 (2)在特定位 (2)T4DNA连 (3)具有特殊的 接酶连接黏 点上切割 标记基因 性末端和平 末端 DNA连接酶 E· coli T4DNA连接酶 学.科.网 质粒、噬菌体、 EcoRⅠ限制酶 zxxk. 动植物病毒 SmaⅠ限制酶
限制酶 识别序列及 切割位点
BamH Ⅰ G↓GATC C C CTAG↑G
Hind Ⅲ A↓AGCT T T TCGA↑A
EcoR Ⅰ G↓AATT C C TTAA↑G
Sma Ⅰ CCC↓ GGG GGG↑CCC
(1)一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有 0,2 ________个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质 粒的热稳定性越________。 高 (3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ 切割，原因是________________ Sma Ⅰ会破坏质粒的抗性基因、外源 。 DNA中的目的基因 (4)与只使用Eco RⅠ相比较，使用Bam HⅠ和Hind Ⅲ两种限 制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止________。
体外 基因 治疗
腺苷 酸脱 氨酶 基因
治疗遗 传性囊 性纤维 化病的 基因
体内 基因 治疗
操作 外源基因―→载体携 简单 带 体内相
•
基因治疗是治疗人类遗传病的根本 方法，但由于尚未全面了解基因调控机制 和疾病的分子机理，基因治疗只处于初期 的临床试验阶段。
• ②人工合成目的基因
• ③利用PCR技术扩增目的基因 • a．PCR：是一项在生物体外复制特定DNA 片段的核酸合成技术。PCR扩增是获取目 的基因的一种非常有用的方法，也是进行分 子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。 • b．目的：通过指数式扩增获取大量的目的 基因。 • (2)基因表达载体的构建学.科.网 zxxk. • ①目的： 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传 给下一代，并使目的基因能够表达和发挥作用。
☆ 选修3
现代生物科技专题 ☆
专题1 基因工程
• •
一、基因工程的工具及其操作程序 1．基因工程的基本工具 限制酶 作用 作用 部位 切割目的基 因和载体 DNA连接酶 载体
连接DNA片 携带目的 段，形成重 基因进入 组DNA 受体细胞
核苷酸的脱氧核糖与磷酸间 形成的磷酸二酯键
限制酶 作用 特点 (条件)
1. 使用限制酶切割目的基因和质粒时，既 要保证形成相同黏性末端，又要考虑保证目 的基因和质粒中的标记基因的完整性。 2. 标记基因是鉴别受体细胞中是否含目的 基因的依据。利用质粒作载体时往往利用其 上的某抗性基因作标记基因，又可利用其抗 性在适当的选择培养基上选择培养。
【答案】(1)Bt基因mRNA原毒素(晶体蛋白) (2)①反转 2. 如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出杀虫晶体蛋白基因(简
• ③受体生物不同，所用的受体细胞种类也不 相同。 • a．植物：可以是卵细胞(受精卵)、体细胞 (可经组织培养成为完整植株)。 • b．动物：受精卵(因为体细胞的全能性受到 严格限制)。 • ④转化实质：目的基因整合到受体细胞染色 体基因组中。
基因工程中受体细胞的选择 基因工程的目的不同，可选用的受体细胞不同。 (1)培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。 (2)培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或 体细胞，若选用体细胞，再通过植物组织培养， 即可获得转基因植株。 (3)若生产基因工程药品，受体细胞一般选用细 菌，利用细菌繁殖速度快的特点，可在短期内获 得大量产品。
①抗虫或抗病的接种实验 个体生物学水平的 ②基因工程产品与天然产品活 鉴定 性的比较
【例2】 (2009· 福建高考· T32)转基因抗病香蕉的培 育过程如图所示。质粒上有Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ等四种限制酶切割位点。请回答：
(1)构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶 含抗病基因的DNA、 __________________，对_________________进行切割。 Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ 质粒 (2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生 长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞， 应使基因表达载体A中含有______________，作为标记 抗卡那霉素基因 基因。
区 别 实 定向改造或生产人类所需 质 蛋白质
结 生产自然界没有的蛋白质 果
蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二 联系 代基因工程。对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白 质，必须通过基因修饰或基因合成实现
•
蛋白质工程的实施步骤(蛋白质工 程的实质即“中心法则”的逆推：
• 3．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，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： • (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细 胞，常用方法是______________。 显微注射技术 • (2)进行基因转移时，通常要将外源基因 受精卵(或早期胚胎) 转入____________________中，原因是 受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可 ________________________________ 使外源基因在相应组织细胞表达 _____。
质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化
限制酶 识别序列及 切割位点
BamH Ⅰ G↓GATC C C CTAG↑G
Hind Ⅲ A↓AGCT T T TCGA↑A
EcoR Ⅰ G↓AATT C C TTAA↑G
Sma Ⅰ CCC↓ GGG GGG↑CCC
(5)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________________酶。 DNA连接 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 鉴别和筛选含有目的基因的细胞 导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然 蔗糖为唯一含碳营养物质 后在________________________的培养基因培养， 以完成目的基因表达的初步检测。
• 2．蛋白质工程 • (1)概念：是指以蛋白质分子的结构规律 及其与生物功能的关系作为基础，通过基 因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改 造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类 的生产和生活的需求。 • (2)过程：预期蛋白质功能→设计预期的 蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找 到对应的脱氧核苷酸序列。
1. 获取目的基因和切割载体时使用同一种限 制酶，目的是产生相同的黏性末端。 2. 获取一个目的基因需限制酶切割两次，共 产生4个黏性末端或平末端。 3. 限制酶切割位点的选择必须保证标记基因 的完整性，以便于检测和筛选。学.科.网 zxxk.
• 2.基因工程的基本操作程序
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就可以随时从中提取 所需要的目的基因，引入受体细胞使之表达。
【例1】 (2010· 江苏高考· T27)下表中列出了几种限制酶识 别序列及其切割位点，图1、图2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 识别序列及 切割位点 BamH Ⅰ G↓GATC C C CTAG↑G Hind Ⅲ A↓AGCT T T TCGA↑A EcoR Ⅰ G↓AATT C C TTAA↑G Sma Ⅰ CCC↓ GGG GGG↑CCC
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乳腺生物反应器受生物性别 的限制，若从动物尿液中提取目的 基因产物则不受性别限制。
• (2)基因治疗
项目 类型
外源基 因类型 及举例
过程 ①从病人体内获得某 种细胞 ②细胞培养 ③体外完成基因转移 ④筛选并扩增培养 ⑤重新输入患者体内
特点 操作 复杂 ，但 成功 率高
成果举 例 治疗复 合型免 疫缺陷 症
• (3)蛋白质工程与基因工程比较
项目 蛋白质工程 基因工程 获取目的基因→构建基 因表达载体→将目的基 因导入受体细胞→目的 基因的检测与鉴定 定向改造生物的遗传特 性，以获得人类所需的 生物类型或生物产品 一般是生产自然界已有 的蛋白质 预期蛋白质功能→设计预 过 期的蛋白质结构→推测应 程 有的氨基酸序列→找到对 应的脱氧核苷酸序列