专题1-基因工程一轮复习p课件

选修三现代生物科技专题专题1、基因工程1最新版整理ppt基因工程的概念理解1.供体：提供_________。2.操作环境：_____。3.操作水平：_____水平。4.原理：_________。5.受体：表达目的基因。6.本质：性状在_____体内表达。7.优点：克服________________障碍，定向改造生物_____。目的基因体外分子基因重组受体远缘杂交不亲和性状一、基因工程——指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组核和转基因等技术，定向地改造生物的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。2最新版整理ppt1.1DNA重组技术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”运载体——“分子运输车”3最新版整理ppt分子手术刀——限制性核酸内切酶(限制酶)1.来源:原核生物2.作用:3.特点:特异性（1）、识别特定核苷酸序列；（2）、切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。4.结果：产生黏性末端或平末端一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割DNA分子。4最新版整理pptAATTCG下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的是

A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAGAATTCG③①②④ATCGAGCTTAA5最新版整理ppt“分子缝合针”————DNA连接酶

2、分类E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶想一想:DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?(1)、来源：大肠杆菌(2)、作用：“缝合”黏性末端(1)、来源：T4噬菌体(2)、作用：“缝合”黏性末端和平末端1、作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。6最新版整理pptDNA聚合酶DNA连接酶区别1区别2相同点寻根问底DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键以一条DNA链为模板。将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条互补的DNA链不需要模板。将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。7最新版整理ppt下图表示DNA片段，有关该图的叙述中，不正确的是A．②③④构成了DNA的基本组成单位

B．②③④的特定排列顺序所含的遗传信息能指导蛋白质的合成

C．解旋酶可使⑤处的化学键断裂

D．DNA连接酶可连接①处断裂的化学键B8最新版整理ppt基因的运输工具——运载体质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细菌拟核DNA之外能够自主复制的很小的双链环状DNA分子。

常用的运载体：

质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。9最新版整理ppt作为载体的必要条件：1、能自我复制或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制；2、有一或多个限制酶的切割位点；3、必须带有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择4、对受体细胞无毒害5、大小应合适，便于提取和体外操作。基因的运输工具——运载体10最新版整理ppt四个主要步骤: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1、2基因工程的基本操作程序11最新版整理ppt一、目的基因的获取1、目的基因主要是指______________________编码蛋白质的结构基因如：抗虫基因3、获取目的基因的常用方法（1）从基因文库中获取（2）利用PCR技术扩增目的基因（3）人工合成（通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成）2、目的基因的来源:①从自然界已有的物种分离②人工方法合成12最新版整理ppt1、基因文库（一）从基因文库中获取目的基因将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库2、基因文库的种类:种类基因组文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，如：cDNA文库13最新版整理ppt1)反转录法：

杂交双链(单链RNA/单链DNA)单链DNA双链DNA(cDNA)目的基因的mRNA某种酶DNA聚合酶反转录酶反转录法化学合成法3.怎样构建基因文库?人工合成法（真核生物）14最新版整理ppt（2)根据已知的氨基酸序列合成DNA法：蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列基因的脱氧核苷酸序列推测推测目的基因化学合成15最新版整理ppt（2）利用PCR技术扩增目的基因

1、定义：PCR——多聚酶链式反应

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。DNA复制2、原理：3、条件：4、原料：5、过程：6、方式：一段已知目的基因的核苷酸序列模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）以_____方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）指数2n7、仪器：PCR扩增仪16最新版整理pptPCR技术扩增与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原理原料条件不同点解旋方式场所酶结果碱基互补配对四种脱氧核苷酸模板、能量、酶高温下变性解旋解旋酶催化体外复制(PCR扩增仪内)主要在细胞核内热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）大量的DNA片段形成整个DNA分子解旋酶、普通的DNA聚合酶等17最新版整理ppt二、基因表达载体的构建——核心（1）用一定的_________切割质粒，使其出现一个切口，露出____________。（2）用___________切断目的基因，使其产生_________________。（3）将切下的目的基因片段插入质粒的______处，再加入适量___________，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）限制酶黏性末端同一种限制酶相同的黏性末端切口DNA连接酶1.过程:18最新版整理ppt3.基因表达载体的组成：a、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因位于基因的首端,是mRNA识别并结合位点。位于基因的末端,终止转录。检测目的基因是否导入受体细胞。2、基因表达载体的作用a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代b、同时使目的基因能表达和发挥作用19最新版整理ppt三、将目的基因导入受体细胞目的基因进入_____

____内，并且在受体细胞内维持_

___和___

__的过程。转化:受体细胞稳定表达1、导入植物细胞:2、导入动物细胞:3、导入微生物细胞:常用方法：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射法感受态细胞法（或Ca2+转化法）20最新版整理ppt1、将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法特点: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:Ti质粒目的基因构建表达载体导入植物细胞插入植物细胞染色DNA表达新性状转入农杆菌21最新版整理ppt（2）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。适用于单子叶植物22最新版整理ppt（3）花粉通道法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。23最新版整理ppt2、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常用受体细胞：受精卵24最新版整理ppt3、将目的基因导入微生物细胞常用法：Ca2+处理常用受体细胞：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（用Ca2+处理，增加细菌细胞壁的通透性）处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态的细胞25最新版整理ppt(1)________________→目的基因的有无(2)分子杂交技术→_________________(3)_______________→目的基因是否翻译(4)生物性状的表达与否→目的基因是否表达(个体水平)DNA分子杂交技术目的基因是否转录抗原—抗体杂交分子水平四、目的基因的检测与鉴定26最新版整理ppt检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因1、导入检测目的：方法：DNA分子杂交技术过程：①.首先取出转基因生物的基因组DNA②.将含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记,以此做探针。③使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明目的基因已插入染色体DNA中27最新版整理ppt从转基因生物中提取的基因组DNA探针：杂交的对象：用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段15N15N14N探针转基因生物的DNA变性变性14N28最新版整理ppt2、转录检测目的：检测目的基因是否转录出了mRNA方法：分子杂交技术用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段探针：杂交的对象：从转基因生物中提取的mRNA.29最新版整理ppt3、翻译检测目的：检测目的基因是否翻译成蛋白质方法:抗原抗体杂交技术从转基因生物中提取的蛋白质抗原：抗体：将目的基因编码的蛋白质注射进动物体内进行免疫产生的相应抗体4、个体生物学水平的鉴定抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等30最新版整理ppt1.转基因植物类别应用实例抗虫抗病抗逆改良杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因;抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因①转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30%②转基因延熟番茄储存时间可延长1～2个月③转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异1、3基因工程的应用31最新版整理ppt2.转基因动物类别应用实例提高生长速度改善畜产品品质生产药物作器官移植的供体如转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因鲤鱼生长速率快、体型大如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大减低,而其他营养成分不受影响目前,已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要药品科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造,抑制抗原决定基因的表达,或设法除去抗原决定基因,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官32最新版整理ppt3.基因工程药物(1)来源：转基因的_______。(2)成果：_________、抗体、_____、激素等。(3)作用：预防和治疗_________、心血管疾病、_______、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。4.基因治疗(1)方法：把_________导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。(2)效果：治疗_______的最有效的手段。(3)分类：_____基因治疗和_____基因治疗。工程菌细胞因子疫苗人类肿瘤遗传病正常基因遗传病体内体外33最新版整理ppt基因治疗的方法①体外基因治疗：从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。②体内基因治疗：34最新版整理ppt用于基因治疗的基因种类①正常基因：从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物。②反义基因。即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA进行互补，来阻断非正常蛋白质的合成。③自杀基因：即编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因。35最新版整理ppt干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在-70℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：设计设计推测合成预期的蛋白质功能预期的蛋白质结构应有的氨基酸序列相对应的脱氧核苷酸序列(基因)1、4蛋白质工程36最新版整理ppt(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产_______的蛋白质，不一定符合_______需要。而蛋白质工程是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_______或_______

，对现有蛋白质进行_______

或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的______________

结构。自然界已存在人类生产和生活基因修饰基因合成改造空间(或高级)37最新版整理ppt(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？______________________。原因是：________________________________。应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多。38最新版整理ppt蛋白质工程与基因工程比较蛋白质工程基因工程区别过程目的结果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)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定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性,获得人类所需的生物类型或生物产品可生产自然界没有的蛋白质原则上只能生产自然界已存在的蛋白质39最新版整理ppt高温变性低温复性中温延伸加热到90-95℃，DNA双链的氢键断裂解旋为单链降到55-60℃，引物通过碱基互补配对与单链DNA结合升温到70-75℃，在DNA聚合酶的作用下，以四种脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。PCR反应过程循环40最新版整理pptPCR反应具体过程41最新版整理ppt原核细胞的基因结构(补充内容）非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游与RNA聚合酶结合位点启动子终止子①不编码蛋白质。：编码蛋白质,连续不间断编码区非编码区原核细胞的基因结构②调控遗传信息表达,上游