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2017年秋山东省潍坊第七中学人教版选高三一轮生物复习课件:33--基因工程 (共34张PPT)


考点一、基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望,通过 体外DNA重组和转基因 技术,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。

小结:基因工程的特点
(1)操作水平: DNA分子水平 基因重组 (2)原理: (3)优点: ①与杂交育种相比:
育种周期短,克服远缘杂交不亲和障碍

②与诱变育种相比:
定向改造生物体的性状(目的性强)

(4)本质:甲(供体提供目的基因) 乙(受体表 达目的基因),即基因未变、合成蛋白质未变,只 是合成场所的转移。

【跟踪训练】1.下列叙述符合基因工程概念 的是 (B ) A.B淋巴细胞与肿瘤细胞融合,杂交瘤细胞 中含有B淋巴细胞中的抗体基因 B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠 杆菌,获得能产生人干扰素的菌株 C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变, 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行感染细菌 后其DNA整合到细菌DNA上

考点二、基因工程的基本工具
?

限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

?
?

DNA连接酶——“分子缝合针”
基因进入受体细胞的载体——“分子运 输车”

考点二、基因工程的基本工具
1.DNA重组技术的“分子手术刀” “分子手术刀”即 限制性核酸内切酶 。 (1)来源:主要从 原核生物 中分离。

(2)功能:识别 特定核苷酸序列 、切割 磷酸二酯键 。
(3)结果:产生 黏性末端 或平末端 。

DNA连接酶 2.“分子缝合针”——_____________ 磷酸二酯键 (1)功能:缝合_____________ (2)与DNA聚合酶作用的异同: 单个核苷酸 DNA聚合酶只能将_____________ 加到已有 的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键。 两个DNA片段 DNA连接酶是连接_______________ 的末端

思考:比较E· coli DNA连接酶与T4DNA连接酶 (1)化学本质: 均为蛋白质 。 (2)功能上的相同点:均可催化形成 磷酸二酯键 。 (3)功能不同点: T4DNA连接酶 可“缝合”黏性末端和 coli DNA连接酶 则只能缝合“黏性末 平末端, E· 端”,不能缝合平末端。

(运)载体 3.“分子运输车”——_________ (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。 质粒 它是一种有_____________ 自我复制能力 (2)最常用的载体是____, 环状 的双链______DNA 分子。 噬菌体、动植物病毒 (3)其它载体:_________________

考点三、基因工程的基本操作程序
1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定

考点三、基因工程的基本操作程序
目的基因的获取 第一步:__________________

。 1.目的基因是指:编码蛋白质的结构基因 ___________________ 人工合成法。 直接分离法获得,真核基因是_________ 2.原核基因采取_________ 反转录法 和___________ 化学合成法。 人工合成目的基因的常用方法有___________ 。 直接分离法: 限制酶 运载体 供体细胞中的DNA→ DNA片段→ 受体细胞→DNA片段扩增 反转录法: 逆转录 合成 mRNA → 单链DNA → 双链DNA 化学合成法:根据已知的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应的 mRNA 序列,推测出结构基因的核苷酸序列,再通过化学方法, 合成目的基因。

思考:什么是基因文库、基因组文库、 部分基因文库
概念:基因文库 (gene library) 基因组文库 部分基因文库(如cDNA文库)

将含有某种生物不同基因的许多DNA 片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌 分别含有这种生物的不同的基因,称为基因 文库(gene library)

基因组文库:
基因文库中包含了一种生物所有的基因, 这种基因文库叫做基因组文库。

部分基因文库:
基因文库中包含了一种生物的一部分基因, 这种基因文库叫做部分基因文库。

3.利用PCR技术扩增目的基因
PCR——聚合酶链式反应

是一项生物体外复制特定DNA片 段的核酸合成技术。通过此技术,可 获取大量的目的基因。

PCR技术
原理: DNA复制 ? 前提:
?

一段已知目的基因的核苷酸序列 ? 原料
模板DNA;DNA引物;四种脱氧 核苷酸;热稳定DNA聚合酶 (Taq酶);离子
?

方式:以_____ 指数 方式扩增, PCR扩增仪 2n (n为扩增循环的次数) 即____

?

过程 变性、退火、延伸三步曲

?变性:加热至90~95℃ 双链DNA解链成为单链 DNA ?退火:冷却至55~60℃ 变性 部分引物与模板的单链 DNA的特定互补部位相配 对和结合 ?延伸:加热至70~75℃ 以目的基因为模板,合 成互补的新DNA链 退火 延伸

原核细胞的基因结构(补充内容) 非编码区 编码区上游 启动子 编码区 非编码区 编码区下游 终止子

与RNA聚合酶结合位点
原核 细胞 的 基因 结构 编码区 :编码蛋白质 ,连续不间断 ①不编码蛋白质。

非编码区 ②调控遗传信息表达,上 游有启动子,下游有终止子

真核细胞的基因结构(补充内容)
非编码区
编码区 非编码区

编码区上游
启动子

编码区下游
终止子

与RNA聚合酶 结合位点

外显子 真核 细胞 的 基因 结构 编码区

内含子

外显子:能编码蛋白质的序列

内含子:不能编码蛋白质的序列 非编码区 :有调控作用,上游有启动子,下 游有终止子
非编码序列: 包括非编码区和内含子

第二步 :基因表达载体构建 _________________ 稳定存在,并且可以 1.目的:使目的基因在受体细胞中_______ 遗传至下一代, ___________ 表达和发挥作用 。 使目的基因能够_____________ 2.组成:除目的基因外,还必须有 标记基因 、 启动子 终止子 等。 和 标记基因的作用:是为了鉴定受体细胞中 是否含有目的基因 ,从而将_________________ 含有目的基因的细胞 筛 ________________ 抗生素抗性基因 选出来。常用的标记基因是_______________ 启动子:是一段有特殊结构的 DNA片段 ,位于 基因首端 ,是 RNA聚合酶识别和结合 的部位。

将目的基因导入受体细胞 第三步: _____________________
植物最常用: 农杆菌转化 法,其次为 基因枪 法、
花粉管通道 法。 动物:最常用 显微注射 法,其受体细胞通常

为 受精卵



细菌: Ca2+处理 法,需用 Ca2+ 处理细胞。
重组质粒(重组DNA分子)导入受体细胞后,筛选含有基因表 标记基因是否表达 达载体受体细胞的依据是 _____________________________________________________

1.将目的基因导入植物细胞 特点: 农杆菌转化法
能感染双子叶植物和祼子植物,对 单子叶植物无感染能力 Ti质粒的T—DNA可转移至受体细 胞并整合到其染色体上

转化过程:
表 植 农 Ti质粒 构建 达 转入 插入 植物细胞 表达 新 导入 物 杆 性 染色 DNA 载 细 菌 状 目的基因 体 胞

基因枪法

基因枪法又称微弹轰击法,是利用压缩气体产生的动力, 将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中,使目 的基因与其整合并表达的方法。

花粉通道法

植物花粉在柱头上萌发后,花粉管要穿过花柱直通胚囊。 花粉管通道法就是在植物受粉后,花粉形成的花粉管还未愈合 前,剪去柱头,然后,滴加DNA(含目的基因),使目的基 因借助花粉管通道进入受体细胞。

2.将目的基因导入动物细胞
方法: 显微注射技术 操作程序:
提纯含目的基 因表达载体 取受精卵 显微注射 移植到子宫 受精卵发育 新性状动物

3.将目的基因导入微生物细胞
常用法:Ca2+处理 常用菌:大肠杆菌 微生物作受体细胞原因:

繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
过程:

Ca2+处理
大肠杆菌

感受态 细胞

表达载体 与感受态 细胞混合

感受态细胞 吸收DNA

第四步:目的基因的检测与鉴定 ①导入检测:目的基因是否导入受体细胞 方法—— DNA分子杂交 分 检测 转录检测——分子杂交 子 检 ②表达检测 测 翻译检测——抗原抗体杂交 法 抗虫鉴定 鉴定 抗病鉴定 活性鉴定等
个体水平的鉴定

目的基因 1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了 ________, DNA分子杂交技术。 。 方法是采用___________________
mRNA , 2.其次还要检测 目的基因是否转录出了_________ 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交 。 方法是采用__________________________________ 3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质 ___ ______,方法是从转基因生物中 提取 蛋白质 ,用相应的 抗体 进行 抗原-抗体杂交 。 个体生物学水平 4.有时还需进行 ____________的鉴定。 抗虫性状 。 如做抗虫实验,以确定转基因抗虫植物是否出现________

【跟踪训练】 2.为扩大可耕地面积,增加粮食产量,黄河三角洲等 盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基 因培育出了耐盐水稻新品系。 (1)获得耐盐基因后,构建重组DNA分子所用的限制 a 处,DNA连接酶作用于 性内切酶作用于图中的____ a 处。(填“a”或“b”) ____ (2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有 基因枪(花粉管通道)法。 农杆菌转化法和______________________________ (3)为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功,既要用 耐盐基因(目的基因) 放射性同位素标记的____________________________ 作探针进 行分子杂交检测,又要用 一定浓度的盐水浇灌(移栽到盐碱地中) ___________________________________________________方法从个体 水平鉴定水稻植株的耐盐性。

考点四、基因工程的应用与蛋白质工程
1.基因工程的应用 技术名称
动物基因 工程

应用
提高动物 生长速度 来提高产品产量;改善畜产

品品质;用转基因动物生产 药物
物作器官移植的 供体

;用转基因动

植物基因 培育 抗虫转基因 植物、抗病转基因植物和 工程 抗逆转基因 植物;利用转基因改良植物的品质

把 正常基因 导入病人体内,使其 表达产物 发挥功 基因治疗 能,从而达到治疗疾病的目的,分为体内基因治疗 和 体外 基因治疗。

基因工程药物
药物 成分 用途 传统方法 从猪和羊 胰腺 的______ 中提取 基因工程

胰岛 蛋白质 治疗糖尿 素 病 干扰 素

通过基因工程技术利用 大肠杆菌生产

治疗 病毒性肝炎 血液 通过人白细胞干扰素基 _______ 从人_____ 糖蛋白 因在受体细胞中的克隆 肿瘤 和_____ 中提取 和表达获取 预防乙型 肝炎 无 通过基因工程技术利用 酵母菌或哺乳动物细胞 生产

乙型 肝炎 蛋白质 疫苗

【跟踪训练】
3.下列说法正确的是 ( D ) A.用基因工程方法培育抗虫植物也能抗病毒 B.基因工程在畜牧业上应用的目的是培育体型巨 大、品质优良的动物 C.任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分, 因此,假单孢杆菌是“超级细菌” D.基因工程在农业生产上的应用主要是培育高产、 稳产、品质优良和具有抗性的农作物

2.蛋白质工程
(1)蛋白质工程的目标是:根据 人们对蛋白质功能的特定 需求 ,对 蛋白质的结构 进行分子设计。 (2)蛋白质工程的手段:

对蛋白质的结构进行设计改造,最终必须通过 基因 来
完成。 存在 的蛋白质, 基因工程在原则上只能生产自然界已______ 不存在 的新的蛋白质。 而蛋白质工程产物是自然界原本_______

【跟踪训练】 4.(1)饲料加工过程温度较高,要求植酸酶具有较 好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造 空间结构 ,然后改变植 时,首先必须了解植酸酶的_________ 氨基酸序列,从而得到新的植酸酶。 酸酶的_________ (2)培育转植酸酶基因的大豆,可提高其作为饲料 原料磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的 农杆菌转化法 方法是________________ 。 (3)为了提高猪对饲料中磷的利用率,科学家将带 显微注射法 转入猪的受 有植酸酶基因的重组质粒通过_______________ 精卵中。

当堂检测答案

1.B 2.A 5. (1)目的基因

3.A

4.A

运载体 同一种限制酶

限制酶识别位点 (2)检测到相应蛋白质 出现高血压


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