2022年高中生物基因工程课件 .pdf

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1、基因工程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， 通过体外 DNA 重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性， 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。（一）基因工程的基本工具1. “分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。2. “分子缝合

2、针” DNA 连接酶(1) 两种 DNA 连接酶（ E? coliDNA 连接酶和 T4-DNA连接酶）的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键。区别： E? coliDNA 连接酶来源于 T4噬菌体，只能将双链DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而 T4DNA 连接酶能缝合两种末端， 但连接平末端的之间的效率较低。(2) 与 DNA 聚合酶作用的异同 :DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA 连接酶是连接两个DNA 片段的末端，形成磷酸二酯键。3. “分子运输车”载体（1）载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点，供

3、外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA 的鉴定和选择。（2）最常用的载体是质粒 , 它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - （3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒( 二) 基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1. 目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。2. 原核基因采取直接分离获得， 真核基因是人工合成。 人工合成

4、目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。3.PCR技术扩增目的基因（1）原理： DNA 双链复制（2）过程：第一步：加热至 9095DNA 解链；第二步：冷却到 5560，引物结合到互补 DNA 链；第三步：加热至7075，热稳定 DNA 聚合酶从引物起始互补链的合成。第二步：基因表达载体的构建1. 目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代， 使目的基因能够表达和发挥作用。2. 组成：目的基因启动子终止子标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA 片段，位于基因的首端，是RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。（2）终止子：也是一

5、段有特殊结构的DNA 片段 ，位于基因的尾端。（3）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。常用的标记基因是抗生素基因。第三步：将目的基因导入受体细胞1. 转化的概念： 是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： 采用最多的方法是农杆菌转化法， 其次还有基因枪法和花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

6、整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 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繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞，再将 重组表达载体 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。3. 重组细胞导入受体细胞后， 筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步：目的基因的检测和表达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 DNA分子杂

7、交技术。2. 其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA ，方法是采用用标记的目的基因作探针与 mRNA 杂交。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。4. 有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。（三）基因工程的应用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品质。2. 动物基因工程： 提高动物生长速度、 改善畜产品品质、 用转基因动物生产药物。3. 基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内， 使该基因表达产物发挥作用。（四）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生

8、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。 （基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -