生物选修基因工程知识点归纳详实.pptx
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1、1.1. 什么是基因?什么是基因?2.2. 什么是有遗传效应?什么是有遗传效应?3.3. 基因的功能是什么?基因的功能是什么?有遗传效应的有遗传效应的DNADNA片段片段能够直接指导或间接调控蛋白质合成能够直接指导或间接调控蛋白质合成基因能够储存、基因能够储存、_和和_遗传信息,也可能发生突遗传信息,也可能发生突变,从而决定生物体的性状。变,从而决定生物体的性状。传递传递表达表达4.4. 基因是怎样储存、传递和表达遗传信息的?基因是怎样储存、传递和表达遗传信息的?储存:储存:传递:传递:表达:表达:基因中脱氧核苷酸的基因中脱氧核苷酸的排序排序代表遗传信息代表遗传信息基因通过基因通过复制复制,可
2、以由亲代传递到子代,可以由亲代传递到子代基因通过基因通过转录转录和和翻译翻译,将遗传信息体现为蛋白质的结构,将遗传信息体现为蛋白质的结构5.5. 原核生物和真核生物的基因结构分别是怎样的?原核生物和真核生物的基因结构分别是怎样的?第1页/共69页第2页/共69页第3页/共69页第4页/共69页第5页/共69页6.6. 原核生物与真核生物基因结构的主要区别是什么?原核生物与真核生物基因结构的主要区别是什么?原核细胞基因原核细胞基因真核细胞基因真核细胞基因相同点相同点不同点不同点都是由能够编码蛋白质的都是由能够编码蛋白质的_和具有和具有调控作用的调控作用的_组成组成编码区是编码区是连续连续的的编码
3、区是编码区是间隔间隔的,的,不连续的不连续的编码区编码区非编码区非编码区7.7. 什么是什么是基因工程基因工程?8.8. 基因工程中的基因重组和杂交育种中的基因重组基因工程中的基因重组和杂交育种中的基因重组有何区别有何区别?9.9. 基因工程能否决定或改变生物进化的方向?基因工程能否决定或改变生物进化的方向?基因工程只能提供进化的原材料,自然选择决定进化方向基因工程只能提供进化的原材料,自然选择决定进化方向第6页/共69页基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平获得人类需要的基因产物获得人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导
4、入导入 表达表达基因重组(定向)基因重组(定向)第7页/共69页比较项目比较项目基因工程基因工程杂交育种杂交育种 变异原理变异原理发生场所发生场所发生范围发生范围发生时间发生时间是否定向是否定向基因重组基因重组基因重组基因重组体外体外( (细胞外细胞外) )体内体内( (生殖细胞内生殖细胞内) )不同物种不同物种同一物种同一物种任意任意减数分裂过程减数分裂过程定向定向不定向不定向第8页/共69页1.11.1 DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具1.1. 基因重组技术的基本工具有哪些?基因重组技术的基本工具有哪些?2.2. 限制酶是从何种生物中分离出来的?限制酶是从何种生物中分离出来
5、的?3.3. 限制酶的作用特点是什么?限制酶的作用特点是什么?4.4. 限制酶能识别和切割限制酶能识别和切割RNARNA和单链和单链DNADNA吗?吗?5.5. 原核生物细胞内的限制酶不能切割自身的原核生物细胞内的限制酶不能切割自身的DNADNA,请推测原因?,请推测原因?限制酶、限制酶、DNADNA连接酶、载体连接酶、载体主要从原核生物分离主要从原核生物分离能够识别能够识别_DNA_DNA分子的特定核苷酸序列,并且切割每一条链分子的特定核苷酸序列,并且切割每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的中特定部位的两个核苷酸之间的_键,使之断开。键,使之断开。不能不能 其其DNADNA分子中不具备该种限
6、制酶的识别和切割序列;分子中不具备该种限制酶的识别和切割序列; 或者有相应识别序列,但是被修饰过而不能被识别。或者有相应识别序列,但是被修饰过而不能被识别。第9页/共69页6.6. 限制酶的识别序列有何特点?限制酶的识别序列有何特点?7.7. 限制酶切割的部位在哪里?限制酶切割的部位在哪里?8.8. 限制酶切割限制酶切割DNADNA产生怎样的结果?产生怎样的结果?9.9. 什么是什么是黏性末端黏性末端?限制酶所识别的序列,可以找到一条中轴线,中轴线限制酶所识别的序列,可以找到一条中轴线,中轴线两侧的双链两侧的双链DNADNA上的碱基是反向对称、重复排列的上的碱基是反向对称、重复排列的 在识别序
7、列在识别序列_切割,产生黏性末端;切割,产生黏性末端; 在识别序列在识别序列_切割,产生平末端。切割,产生平末端。中轴线两侧中轴线两侧中轴线处中轴线处相邻脱氧核苷酸之间由相邻脱氧核苷酸之间由_和和_所形成的磷酸二酯键所形成的磷酸二酯键磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖第10页/共69页黏性末端黏性末端第11页/共69页第12页/共69页10.10.要想获得某个特定性状的基因,必须要用限制酶切几个切口?要想获得某个特定性状的基因,必须要用限制酶切几个切口?可产生几个黏性可产生几个黏性( (平平) )末端?末端?11.11.把两种来源不同的把两种来源不同的DNADNA用同种限制酶切割,会有怎样的结果?用同种
8、限制酶切割,会有怎样的结果?12.12.不同的限制酶切割产生的黏性末端,一定不同吗?不同的限制酶切割产生的黏性末端,一定不同吗?13.13.将切下来的将切下来的DNADNA片段拼接成新的片段拼接成新的DNADNA分子,需要什么工具?分子,需要什么工具?14.14.DNADNA连接酶的作用是什么?连接酶的作用是什么?第13页/共69页15.15.互补的黏性末端之间的碱基对间的氢键的恢复,与酶有关吗?互补的黏性末端之间的碱基对间的氢键的恢复,与酶有关吗?16.16.DNADNA连接酶对所连接的连接酶对所连接的DNADNA片段的碱基序列有严格要求吗?片段的碱基序列有严格要求吗?17.17.DNADN
9、A连接酶有连接单链连接酶有连接单链DNADNA的本领吗?的本领吗?18.18.根据来源,把根据来源,把DNADNA连接酶分为几类?连接酶分为几类?第14页/共69页DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶化学本质化学本质作用对象作用对象是否需要模板是否需要模板在基因工程在基因工程中的作用中的作用在在DNADNA复制复制中的作用中的作用19.19.DNADNA连接酶和连接酶和DNADNA聚合酶有何区别?聚合酶有何区别?第15页/共69页20.20.能否把目的基因直接导入受体细胞?需要什么工具?能否把目的基因直接导入受体细胞?需要什么工具?21.21.载体的作用是什么?载体的作用是什么?2
10、2.22.载体的化学本质是什么?载体的化学本质是什么?23.23.天然的天然的DNADNA分子可以直接用做基因工程的载体吗?分子可以直接用做基因工程的载体吗?24.24.载体需要具备什么条件?载体需要具备什么条件? 作为运载工具,将外源基因转移到受体细胞中去;作为运载工具,将外源基因转移到受体细胞中去; 使外源基因能在受体细胞内稳定保存、复制和表达。使外源基因能在受体细胞内稳定保存、复制和表达。本质是能够自我复制的本质是能够自我复制的DNADNA分子分子 对受体细胞对受体细胞_; 能在受体细胞中能在受体细胞中_并稳定保存;并稳定保存; 具有具有_的切点,供外源基因插入;的切点,供外源基因插入;
11、 具有具有_,供重组,供重组DNADNA的鉴定和筛选。的鉴定和筛选。无害无害复制复制一种至多种限制酶一种至多种限制酶标记基因标记基因第16页/共69页25.25.基因工程使用的载体有哪些?基因工程使用的载体有哪些?26.26.什么是质粒?什么是质粒?27.27.质粒存在于哪些生物的细胞中?质粒存在于哪些生物的细胞中?28.28.携带外源基因的质粒进入受体细胞,有几种复制方式?携带外源基因的质粒进入受体细胞,有几种复制方式?29.29.质粒质粒DNADNA分子上有哪些标记基因?分子上有哪些标记基因?质粒;动植物病毒;质粒;动植物病毒;噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物细菌拟核细菌拟核DNADNA之外,
12、能够进行自主复制的小型双链环状之外,能够进行自主复制的小型双链环状DNADNA分子分子细菌和酵母菌细菌和酵母菌 能在受体细胞进行自我复制;能在受体细胞进行自我复制; 或整合到染色体或整合到染色体DNADNA上,随染色体上,随染色体DNADNA进行同步复制。进行同步复制。四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等第17页/共69页30.30.不经改造的普通噬菌体,能否用做基因工程的载体?不经改造的普通噬菌体,能否用做基因工程的载体?普通的噬菌体进入细菌细胞,会导致受体菌裂解死亡普通的噬菌体进入细菌细胞,会导致受体菌裂解死亡第18页/共69页1.21.2 基因工程的基
13、本操作程序基因工程的基本操作程序1.1. 基因工程的基本操作程序,包括哪几个步骤?基因工程的基本操作程序,包括哪几个步骤? 目的基因的获取;目的基因的获取; 基因表达载体的构建;基因表达载体的构建; 将目的基因导入受体细胞;将目的基因导入受体细胞; 目的基因的检测和鉴定。目的基因的检测和鉴定。2.2. 什么是目的基因?什么是目的基因?第19页/共69页3.3. 获取目的基因的常用方法有哪些?获取目的基因的常用方法有哪些? 从从基因文库基因文库中获取目的基因;中获取目的基因; 利用利用PCRPCR技术技术扩增目的基因;扩增目的基因; 通过通过DNADNA合成仪,用化学方法合成仪,用化学方法人工合
14、成人工合成。4.4. 什么是基因文库?什么是基因文库?5.5. 基因文库有几种类型?基因文库有几种类型?基因组文库:基因组文库:部分基因文库:部分基因文库:只包含了一种生物的部分基因,如:只包含了一种生物的部分基因,如:cDNAcDNA文库文库受体菌群含有一种生物的全部基因受体菌群含有一种生物的全部基因第20页/共69页6.6. 某种生物的基因组文库有几个?某种生物的基因组文库有几个?cDNAcDNA文库呢?文库呢?7.7. 基因文库的构建方法是什么?基因文库的构建方法是什么?一种生物的基因组文库只有一个,而一种生物的基因组文库只有一个,而cDNAcDNA文库可以有多个文库可以有多个提取某种生
15、物的全部提取某种生物的全部DNADNA限制酶切割限制酶切割一定大小的一定大小的DNADNA片段片段与载体连接与载体连接导入受体菌中储存导入受体菌中储存基因组文库基因组文库某种生物的某种生物的mRNAmRNA单链互补单链互补DNADNA双链双链cDNAcDNA片段片段导入受体菌中储存导入受体菌中储存与载体连接与载体连接cDNAcDNA文库文库逆转录酶逆转录酶第21页/共69页DNADNA聚合酶聚合酶剪接有关的酶剪接有关的酶RNARNA聚合酶聚合酶mRNAmRNA前体前体mRNAmRNA单链单链DNADNAcDNAcDNA逆转录酶逆转录酶转录转录剪接剪接逆转录逆转录复制复制终止子终止子基因基因真核
16、细胞的真核细胞的cDNAcDNA的获取的获取不含非编码序列,不含非编码序列,即不含启动子、即不含启动子、终止子和内含子终止子和内含子第22页/共69页8.8. 构建基因文库,需要哪些操作工具?构建基因文库,需要哪些操作工具?9.9. 从基因文库中提取目的基因时,还需要用上述工具吗?从基因文库中提取目的基因时,还需要用上述工具吗?10.10.怎样从基因文库中得到所需要的目的基因?怎样从基因文库中得到所需要的目的基因?11.11.得到目的基因之后,怎样在短时间内大量扩增目的基因?得到目的基因之后,怎样在短时间内大量扩增目的基因?12.12.什么是什么是PCRPCR技术?技术?限制酶、限制酶、DNA
17、DNA连接酶、载体连接酶、载体根据目的基因的有关信息,如基因的功能、转录产物等进行筛选根据目的基因的有关信息,如基因的功能、转录产物等进行筛选 PCR PCR全称为全称为_,是一项在生物,是一项在生物_复制复制_的核酸合成技术。的核酸合成技术。 聚合酶链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段13.13.PCRPCR技术的理论基础(原理)是什么?技术的理论基础(原理)是什么?14.14.进行进行PCRPCR时,怎样使时,怎样使DNADNA双链解开?双链解开?第23页/共69页15.15.高温解决了打开双链的问题,但怎样解决高温解决了打开双链的问题,但怎样解决DNADNA聚合酶失
18、活的问题?聚合酶失活的问题?16.16.DNADNA聚合酶的作用有何特点?聚合酶的作用有何特点?17.17.引物是怎样合成的?起什么作用?引物是怎样合成的?起什么作用?18.18.复制含目的基因的双链复制含目的基因的双链DNADNA片段需要几种引物?片段需要几种引物?需要一种耐高温的需要一种耐高温的DNADNA聚合酶,即聚合酶,即TaqTaq酶(酶(70-7570-75)不能从头合成不能从头合成DNADNA,只能从,只能从DNADNA的的33端开始延伸端开始延伸DNADNA链。链。因此,因此,DNADNA复制需要引物。复制需要引物。根据一段已知根据一段已知_序列合成引物,序列合成引物,引物的作
19、用是为引物的作用是为DNADNA聚合酶提供聚合酶提供33端。端。目的基因的核苷酸目的基因的核苷酸第24页/共69页 DNADNA模板:模板: DNADNA聚合酶:聚合酶: 两种引物:两种引物: 原料:原料:要扩增的含目的基因的要扩增的含目的基因的DNADNA片段片段热稳定热稳定DNADNA聚合酶(聚合酶(TaqTaq酶)酶)为为DNADNA聚合酶提供聚合酶提供33端端4 4种脱氧核苷酸(种脱氧核苷酸(dNTPdNTP)20.20.DNADNA子链的延伸方向是什么?子链的延伸方向是什么?21.21.总结总结PCRPCR技术需要哪些条件?技术需要哪些条件?DNADNA的合成方向,总是从子链的的合成
20、方向,总是从子链的_向向_延伸。延伸。33端端55端端 上述物质应加入缓冲液中,调节上述物质应加入缓冲液中,调节PHPH,保持,保持TaqTaq酶的活性,酶的活性,同时通过控制缓冲液的温度,使同时通过控制缓冲液的温度,使DNADNA复制在体系中反复进行。复制在体系中反复进行。第25页/共69页双链双链DNADNA模板在高温作用下,模板在高温作用下,_断裂,形成断裂,形成_降温,降温,_与与DNADNA单链互补序列结合,形成局部单链互补序列结合,形成局部_在在_酶的作用下,合成与模板互补的酶的作用下,合成与模板互补的_。 变性(变性(90-9590-95):): 复性(退火复性(退火55-605
21、5-60):): 延伸(延伸(70-7570-75):):氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA子链子链引物引物TaqTaq22.22.PCRPCR技术的基本过程是什么?技术的基本过程是什么?第26页/共69页5 引物引物 15 引物引物 2Cycle 2Cycle 15 5 5 5 5 5 含目的基因的含目的基因的DNADNA片段片段5 5 5 5 5 5 5 5 第27页/共69页Cycle 35 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 第三轮复制完成后,得到第三轮复制完成后,得到_个等长的目标片段,同时个等长的目标片段,同时得到得到_个含目标片段的不等长的个
22、含目标片段的不等长的DNADNA片段。片段。2 26 6 由图可知,由图可知,DNADNA聚合酶只能特异性地复制聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之处于两个引物之间间的的DNADNA序列,使这段固定长度的序列呈序列,使这段固定长度的序列呈指数指数增长增长第28页/共69页第29页/共69页23.23.一个一个DNADNA分子进行分子进行PCRPCR扩增,循环扩增,循环4 4次,理论上至少需要几个引物?次,理论上至少需要几个引物?循环循环n n次呢?次呢? 一条一条DNADNA复制复制n n次,次,DNADNA总数为总数为_ _个,个, 含有两条母链的子代含有两条母链的子代DNADNA有有_个;
23、个; 新合成的子链共有新合成的子链共有_条;条; 只含引物只含引物的子代的子代DNADNA有有_个;个; 只含引物只含引物的子代的子代DNADNA有有_个;个; 含有双引物的子代含有双引物的子代DNADNA有有_个;个; 含有引物含有引物的子代的子代DNADNA有有_个;个;2 2n n2 21 11 12 2n n -2-2 2 2n n -1-1 (2 2n n-1-1)2 2 (2 2n n-1-1)2 2 24.24.PCRPCR技术与细胞内的技术与细胞内的DNADNA复制有何区别?复制有何区别?第30页/共69页项目项目DNADNA复制复制PCRPCR技术技术解旋解旋方式方式场所场所
24、酶酶温度温度结果结果解旋酶催化解旋酶催化DNADNA在高温下变性解旋在高温下变性解旋细胞外细胞外(PCRPCR扩增仪中)扩增仪中)合成合成DNADNA分子分子细胞内温和条件细胞内温和条件DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚聚合酶、合酶、DNADNA连接酶连接酶细胞内细胞内(主要在细胞核内)(主要在细胞核内)不同阶段不同阶段所需温度不同所需温度不同耐热的耐热的DNADNA聚合酶聚合酶(TaqTaq酶)酶)合成合成DNADNA片段或基因片段或基因第31页/共69页25.25.如果基因比较短小,核苷酸序列又已知,则可以用何种方法获得如果基因比较短小,核苷酸序列又已知,则可以用何种方法获得目的基
25、因?目的基因?26.26.能否把目的基因单独导入受体细胞?能否把目的基因单独导入受体细胞?27.27.基因工程技术的核心是什么?基因工程技术的核心是什么?28.28.构建基因表达载体的目的是什么?构建基因表达载体的目的是什么?29.29.基因表达载体的组件有哪些?基因表达载体的组件有哪些?通过通过DNADNA合成仪,用化学方法合成仪,用化学方法人工合成,人工合成,无需模板无需模板不能,必需以不能,必需以基因表达载体基因表达载体的方式携带进去的方式携带进去构建基因表达载体构建基因表达载体使目的基因在受体细胞内稳定保存、复制和表达使目的基因在受体细胞内稳定保存、复制和表达复制原点;启动子;终止子;
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