高三一轮复习课件：基因工程正式

高考总复习 .生物选修 3 现代生物科技专题 专题 1 基因工程 高考总复习 .生物基础梳理 高考总复习 .生物DNA重 组 技 术 的基本工具 1.基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过_和 _，赋予生物以 _的遗传特性，创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在 _上进行设计和施工的，又叫做 _。DNA重组技术 体外 DNA重组 转基因技术 新DNA分子水平高考总复习 .生物归纳整合一、基因工程的概念基因工程的 别 名 基因拼接技 术 或 DNA重 组 技 术操作 环 境 生物体外操作 对 象 基因操作水平 DNA分子水平基本 过 程 剪切 拼接 导 入 表达结 果 人 类 需要的基因 产 物高考总复习 .生物2.基因工程的基本工具(1)“分子手术刀 ” _ 来源：主要是从 _中分离纯化出来的 。 功能：能够识别双链 DNA分子的某种 _的核苷酸序列，并且使每一条链中 _部位的两个核苷酸之间的 _断开，因此具有 _性。 结果：经限制酶切割产生的 DNA片段末端通常有两种形式： _和 _。专一 限制性核酸内切酶（限制酶）原核生物特定特定磷酸二酯键黏性末端 平末端高考总复习 .生物(2)“分子缝合针 ”_ 两种 DNA连接酶（ 大肠杆菌 DNA连接酶和 T4-DNA连接酶 ）的比较：a.相同点：都缝合 _键 。b.区别： 大肠杆菌 DNA连接酶只能将双链 DNA片段互补的_之间的磷酸二酯键连接起来；而 T4DNA连接酶能缝合 _。 与 DNA聚合酶作用的异同 :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。 DNA连接酶是连接 _的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶 磷酸二酯黏性末端两种末端单个核苷酸两个 DNA片段高考总复习 .生物(3)“分子运输车 ”_ 运载体具备的条件a.能在受体细胞中复制并稳定保存 。b.具有一至多个限制酶切点，供外源 DNA片段插入 。c.具有标记基因，供重组 DNA的鉴定 。 最常用的运载体是 _,它是一种裸露的、结构简单的、独立于 _核区 DNA之外，并具有_的双链 _DNA分子。 其他运载体 ： _、 _。动植物病毒载体质粒细菌自我复制能力 环状噬菌体高考总复习 .生物 运载体 DNA必须有一个或多个 限制酶的切割位点 ，以便目的基因可以插入到运载体上去。 运载体 DNA必须具备 自我复制能力 ，或可以整合到受体染色体 DNA上随受体染色体 DNA的复制而同步复制。 运载体 DNA必须带有 标记基因 ，以便重组后进行重组分子的筛选。运载体高考总复习 .生物考点一 基因工程的基本工具一、与 DNA分子相关的酶种 类项 目限制 酶DNA连接 酶 DNA聚合酶 解旋 酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸 DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基 对间 的氢键作用 结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的 DNA分子形成 单链DNA分子高考总复习 .生物 解旋酶： 该酶能在 DNA复制或转录时破坏 DNA碱基对间的氢键，从而将双螺旋打开。 DNA水解酶： 该酶能催化 DNA水解。 RNA聚合酶： 该酶能在转录时将单个的核糖核苷酸连接成RNA单链。 限制酶： 该酶的作用是识别特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割 DNA分子。区分以下几种酶高考总复习 .生物注 ： 用限制酶切割 DNA分子时，被破坏的是 DNA链中的磷酸二酯键（即连接相邻两个脱氧核苷酸的键）。 黏性末端是指双链 DNA分子被限制酶切开后，切口处的两个末端伸出的由若干特定核苷酸组成的单链。高考总复习 .生物DNA连接酶高考总复习 .生物跟踪训练（ 2008 年全国卷 ）已知某种限制性内切酶在一线性 DNA分子上有 3个酶切位点，如下图中箭头所指。如果该线性 DNA分子在 3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生 a、 b、 c、 d四种不同长度的 DNA片段。现有多个上述线性 DNA分子，若在每个 DNA分子上至少有 1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性 DNA分子最多能产生长度不同的 DNA片段种类数是（ ）A.3 B.4 C.9 D.12C高考总复习 .生物解析：从这三个切点进行酶切，可得到片段种类有四种（即 a、 b、 c、 d四种）；从其中二个切点进行酶切，可得到不同于前面的片段种类有三种（即 a+b、 b+c、 c+d三种）；只有一个切点时，得到不同于前面的片段种类有二种（即 a+b+c、 b+c+d二种）。故最多能产生片段种类数为4+3+2=9种。高考总复习 .生物考点二 基因工程基本操作程序分析一、目的基因的获取途径1从基因组文库中获取。2人工合成目的基因常用的方法有：(1)已知核苷酸序列的较小基因，直接利用 DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。(2)以 RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。3 PCR技术 扩增 目的基因高考总复习 .生物(3)PCR技术扩增目的基因 原理： _。 过程第一步：变性： _；第二步：复性：引物结合到互补 DNA链；第三步：延伸：在热稳定 DNA聚合酶作用下，从引物起始合成互补链。2.基因表达运载体的构建(1)目的：使目的基因在受体细胞中 _，并且可以_，使目的基因能够 _。(2)组成： _ _ _DNA解链 DNA复制标记基因 稳定存在遗传至下一代 表达和发挥作用目的基因 启动子 终止子高考总复习 .生物PCR技 术 DNA复制相同点原理 DNA双 链 复制 (碱基互 补 配 对 )原料 四种游离的脱氧核苷酸条件 模板、 ATP、 酶 等不同点解旋方式DNA在高温下 变 性解旋 解旋 酶 催化场 所 体外复制 主要在 细 胞核内酶 热稳 定的 DNA聚合 酶 (Taq酶 ) 细 胞内含有的DNA聚合 酶结 果 在短 时间 内形成大量的 DNA片段 形成整个 DNA分子高考总复习 .生物基因工程的基本操作程序 基础梳理基因工程的基本操作程序包括：目的基因的获取、基因表达运载体的构建、将目的基因导入受体细胞及目的基因的表达与检测等四个步骤。1.目的基因的获取(1)目的基因： _。(2)原核基因采取 _获得，真核基因通过_获得。人工合成目的基因的常用方法有_和 _。编码蛋白质的结构基因直接分离人工合成反转录法 化学合成法高考总复习 .生物 启动子：是一段有特殊结构的 _，位于基因的_，是 _识别和结合的部位，能驱动基因转录出 _，最终获得所需的 _。 终止子：也是一段有特殊结构的 _，位于基因的 _。 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选出来。常用的标记基因是 _。DNA片段首端 RNA聚合酶mRNA 蛋白质DNA片段尾端抗生素抗性基因高考总复习 .生物三、将目的基因导入受体细胞生物种 类 植物 细 胞 动 物 细 胞 微生物 细 胞常用方法农 杆菌 转 化法显 微注射技术感受态 细胞法受体细 胞 体 细 胞 受精卵 原核 细 胞转 化过 程将目的基因插入 Ti质 粒的 TDNA上 农 杆菌 导入植物 细 胞 整合到受体 细 胞的DNA 表达将含有目的基因的表达载 体提 纯 取卵 (受精卵) 显 微注射 受精卵 发育 获 得具有新性状的动 物Ca2 处 理 细胞 感受 态细 胞 重 组表达 载 体与感受 态细 胞混合 感受态细 胞吸收DNA分子高考总复习 .生物3.将目的基因导入受体细胞(1)转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。(2)常用的转化方法将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 _，其次还有 _和 _等 。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 _。此方法的受体细胞多是 _。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是 _，最常用的原核细胞是_。其转化方法是：先用_处理细胞，使其成为 _，再将重组表达运载体 DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收 DNA分子，完成转化过程。农杆菌转化法基因枪法 花粉管通道法显微注射技术受精卵繁殖快、多为单细胞大肠杆菌Ca2+ 感受态细胞高考总复习 .生物4.目的基因的检测与鉴定(1)首先要检测转基因生物的染色体 DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 _。(2)其次还要检测目的基因是否转录出了 mRNA，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 _。(4)有时还需进行 _的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。个体生物学水平DNA分子杂交技术用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交抗原抗体杂交高考总复习 .生物植物转基因过程原生质体高考总复习 .生物DNA分子杂交技术DNA分子限制片段限制性酶切割琼脂糖电泳转移至硝酸纤维素膜上与放射性标记DNA探针杂交放射自显影带有 DNA片段的凝胶凝胶滤膜用缓冲液转移 DNA吸附有 DNA片段的膜探针必须经过标记，以便示踪和检测。使用最普遍的探针标记物是同位素 , 但由于同位素的安全性，近年来发展了许多非同位素标记探针的方法。 高考总复习 .生物归纳整合一、外显子与内含子一般来说 ， 真核生物的 结构基因都是由外显子和内含子组成高考总复习 .生物原核细胞的基因 真核细胞的基因不同点 编码区连续；结构简单 编码区有间隔，不连续；结构复杂相同点 都有编码区和非编码区；编码区都有调控遗传信息表达的核苷酸序列；编码区上游都有与RNA聚合酶结合的位点二、原核细胞与真核细胞的基因结构的比较高考总复习 .生物基因工程的 应 用 基础梳理1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的 _。2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产 _。3.基因治疗： _导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。把正常的外源基因品质药物高考总复习 .生物归纳整合一、基因 诊 断与基因治 疗1.基因诊断(1)原理： DNA分子杂交。(2)过程：制备用放射性同位素（如 32 P）、荧光分子等标记的 DNA（患者 DNA）分子作探针；将待测DNA制成单链；让两者进行杂交，若两者能进行互补配对，则说明患有此病，否则不患此病。2.基因治疗(1)原理：把正常的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。病人细胞中既有缺陷基因，也有正常基因。高考总复习 .生物二、 植物基因工程与动物基因工程的成果外源基因类型及举例 成果举例抗虫转基因植物抗虫基因： Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米抗病转基因植物抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因抗真菌基因：几丁质酶基因抗病毒烟草、抗病毒小