2015届高三一轮复习基因工程

一、基本工具,二、操作程序,三、应用,四、蛋白质工程,专题复习一 基因工程,基因工程,基因工程,基因拼接技术,DNA重组技术,=,=,基因工程含义:,(1)按照人们意愿, _改造生物遗传特性的技术(2)在_水平进行操作(3)是在_进行的人为基因重组,定向,DNA分子,体外,基因工程 之 第1节 基本工具,一、工具与工具酶,“分子手术刀 / 剪刀”：_“分子缝合针 / 针线”：_ “分子运输车 / 运载体”： _ _,限制性核酸内切酶,DNA连接酶,质 粒噬菌体的衍生物动植物病毒,二、分子手术刀 限制性内切酶,1、特点：,2、结果：,识别_, _,特定序列 特定切点,断开_键,磷酸二酯,限制酶,黏性末端,平末端,3、限制酶作用后产生的末端:_和_,黏性末端,平末端,4、来源：,_生物,原核,限制酶存在于原核生物中的作用是什么?,思考,原核生物容易受到外源DNA的入侵限制酶的作用:切割外源DNA,使之失效保证自身的安全,限制酶为什么不会剪切原核生物本身的DNA?,思考,防御机制,1.同一原核细胞内有限制酶,但没切割序列,2.有酶且有切割序列, 但甲基化酶 的作用下 把甲基转移到碱基上, 让限制酶不能切割,三、分子缝合针,DNA连接酶,E.coliDNA连接酶,T4连接酶,大肠杆菌,T4噬菌体,只能连接黏性末端,连接黏性末端、平末端,DNA连接酶和DNA聚合酶异同？,相同点作用位点都在磷酸二酯键,思考,不同点：,聚合酶：单个与片段之间 （单个核苷酸与核苷酸片段）,连接酶：片段与片段之间 （核苷酸片段与核苷酸片段）,DNA聚合酶,DNA连接酶,DNA连接酶,DNA聚合酶：用于DNA的复制,DNA连接酶：用于拼接DNA双链,DNA连接酶,连接酶将_DNA片段的两个缺口上同时连接,双链,_酶、_酶、_酶的作用位点都在_键,注意,限制,DNA连接,DNA聚合,磷酸二酯,四、分子运输车,基因进入受体细胞的载体,1.常用载体: _,质粒, 噬菌体衍生物 , 动植物病毒,基因工程使用的质粒一定要经过人工改造!,(1)能在细胞内进行_,(2)有_切割位点,便于目的基因插入,(3)具有_基因,供重组DNA和筛选,(4)必须是安全的,(5)载体大小适合,自我复制,限制酶,标记,拓展,2.载体的必备条件:,注意,基因工程 之 第2节 基 本 操 作 程 序,基因工程的步骤：,获取目的基因,获取运载体,构建 运载体,导入(受体细胞),基因复制基因表达,核心,步骤二,步骤三,步骤四,步骤一,步骤一 获取目的基因,一. 获取目的基因的工具:,获取目的基因提取运载体,二.获取目的基因 的方法:,(1)从基因文库中获取,(2)用PCR 技术扩增目的基因,(3)人工合成法,用限制酶,步骤二,步骤三,步骤四,步骤二 构建表达载体,运载体必须经人工改造,1.表达载体=_+_+_+_,启动子 终止子 标记基因,2.目的:,目的基因在受体细胞内,能,遗传,稳定存在,表达及发挥作用,目的基因,启动子:位于基因的_, _酶的 结合部位,驱动基因转录 mRNA,终止子:位于基因的_,终止_,标记基因:_是否导入成功,首端,RNA聚合,尾端,转录,鉴定,步骤三,步骤四,步骤一,同一种限制酶,目的基因与运载体结合,步骤三 导入受体细胞,(1)农杆菌转化法,(2) 基因枪法,(3) 花粉管通道法,显微注射技术,感受态细胞法,受体细胞不同导入方法不同,植物,动物,微生物,步骤二,步骤四,步骤一,检测步骤,步骤四 目的基因的检测与鉴定,步骤二,步骤三,步骤一,DNA杂交,一 是否插入了目的基因,二 是否转录了mRNA,三 是否翻译成蛋白质,mRNA-DNA杂交,抗原-抗体杂交,一 分子水平检测,二 个体水平检测,基因工程 之 第3节 应用,（一）动植物基因工程的成果,第3节 基因工程的应用,（二）基因工程与医药卫生,（二）基因工程与医药卫生,利用基因工程方法制造“工程菌”生产药物:_ , _ , _ , _,细胞因子 抗体 疫苗 激素,化学本质: _,蛋白质,就基因药物而言，理想的表达场所是哪里？,转基因动物的乳腺,乳腺生物反应器乳房生物反应器,（二）基因工程与医药卫生,基因诊断：,主要用于在诊断遗传性疾病。已能对几十种遗传病进行产前诊断,1）珠蛋白的DNA探针 镰刀状细胞贫血症 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的 DNA探针 白血病,（二）基因工程与医药卫生,基因治疗：,指是把健康的_导入_细胞中，达到治疗疾病的目的,外源基因,有基因缺陷的,（三）基因工程与环境保护,1 用于环境监测,例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。,2 用于被污染环境的净化,1）用基因工程产物“超级细菌”分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。 2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。 3）通过基因重组构建新的杀虫剂，取代易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程回收和利用工业废物。,基因工程 之 第4节 蛋白质工程的崛起,从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列。,基因DNA,氨基酸序列多肽链,蛋白质三维结构,预期功能,生物功能,mRNA,转录,翻译,折叠,DNA合成,分子设计,蛋白质工程流程图：,标记基因,常以 抗生素抗性基因 作为标记基因,例：抗四环素基因， 氨苄青霉素抗性基因,在对四环素无抗性的大肠杆菌导入抗四环素基因，再置于含四环素的培养基中培养。,对四环素无抗性,置于四环素中,含抗四环素基因,置于四环素中,不死,说明：,抗四环素基因能成功表达，细菌具有抗四环素的能力,返回课堂,1 农杆菌转化法导入植物细胞,农杆菌 的 特 点,易感染_植物和_植物 (不能感染多数_植物),Ti质粒的T-DNA 可转移植物细胞内, 并整合到受体细胞的染色体DNA,双子叶,祼子叶,单子叶,过程,?,目的基因,目的基因+Ti质粒,农杆菌,农杆菌,返回目录,只能导入动物的_,不能导入_内,显微注射技术导入动物细胞,返回目录,?,解释,高度分化的体细胞的_受到限制从而,不能表现出细胞全能性,细胞全能性,受精卵,体细胞,用口径为1m的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。,原核生物的特点:,3 感受态细胞法导入微生物细胞,返回目录,感受态细胞,用Ca2+处理原核细胞,已构建好的表达载体,缓冲液 适宜温度,感受态细胞吸收DNA分子,过程:,繁殖快, 多为单细胞,遗传物质少,半乳糖血症,半乳糖,半乳糖转移酶,半乳糖转移,利用,血液中的半乳糖下降,正常,缺失半乳糖转移酶基因,血液中的半乳糖过高,肝、脑受损,基因治疗例子 治疗,如何治疗？,有半乳糖苷转移酶基因,噬菌体,（患者的）离体组织细胞,能够利用半乳糖,这表明，用基因治疗的方法来治疗此遗传病是可能的,半乳糖血症,基因治疗例子 治疗,基因治疗仍处于临床试验阶段,返回目录,乳腺生物反应器,过程,回目录,获取目的基因,构建_,导入_,显微注射技术,早期胚胎发育,胚胎移植到母体动物子宫内,雌性个体 ,分泌乳汁获取蛋白质,哺乳动物,受精卵,不能把一种生物的所有DNA直接导入受体细胞?,若DNA没经过载体的构建,直接把所有DNA导入受体细胞(植物,动物), 则不知道什么基因能真正进入受体内此方法针对性差,效果差!,所以一定要构建基因载体!,思考,返回课堂,高度分化的体细胞的_受到限制从而,不能表现出细胞全能性,在培育转基因动物时, 为什么只能选用受精卵而不能用体细胞?,思考,细胞全能性,外显子,内含子,真核细胞基因的编码区是间隔的，不连续的,真核生物基因的结构,能编码蛋白质,不能编码蛋白质,拾遗补漏,信使RNA的