高三生物一轮复习课件：第31讲 基因工程.pptx

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1、1高中生物高中生物一轮复习一轮复习第第3131讲基因工程讲基因工程2高中生物高中生物一轮复习一轮复习考点考点1 1 基因工程的操作工具基因工程的操作工具3高中生物高中生物一轮复习一轮复习一一.基因工程的概念基因工程的概念4高中生物高中生物一轮复习一轮复习一一.基因工程的概念基因工程的概念1.1.别名：别名：。2.2.操作环境操作环境：。3.3.操作水平操作水平：水平水平。4.4.操作对象：操作对象：。5.5.原理原理：。6.6.优优点点：。生物体外生物体外DNADNA分子分子基因重组基因重组DNADNA重组技术重组技术 /基因拼接技术基因拼接技术 /转基因技术转基因技术基因基因定向改造生物的遗

2、传性状定向改造生物的遗传性状，克服远缘杂交不亲和的障碍克服远缘杂交不亲和的障碍5高中生物高中生物一轮复习一轮复习二二.基因工程基因工程的基本工具的基本工具1.“1.“分子手术刀分子手术刀”(简称简称 )（1 1）来源：主要是来源：主要是从从 生物生物中分离纯化出来的。中分离纯化出来的。（2 2）作用：作用：。（3 3）结果：结果：产生产生 或或 。原核原核黏性末端黏性末端识别识别双链双链DNADNA分子的某种分子的某种特定核苷酸序列，特定核苷酸序列，并且并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸磷酸二酯键二酯键断开断开平末端平末端限制性核酸内切酶限制性

3、核酸内切酶限制酶限制酶6高中生物高中生物一轮复习一轮复习（4 4）过程分析）过程分析EcoREcoR限制酶的识别序列及切点为：限制酶的识别序列及切点为：GAATTCGAATTCSmaSma限制酶的的识别序列及切点为：限制酶的的识别序列及切点为：CCCGGGCCCGGG（5 5）限制酶的选择）限制酶的选择7高中生物高中生物一轮复习一轮复习2.“2.“分子缝合针分子缝合针”_”_（1 1）作用：作用：。（2 2）种类：种类：使两个使两个DNADNA片段片段末端之间形成末端之间形成磷酸二酯键磷酸二酯键，从而，从而拼接成拼接成DNADNA分子分子常用类型常用类型来源来源功能功能只只缝合缝合_缝合缝合_

4、结果结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的的_Ecoli DNAEcoli DNA连接酶连接酶T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶T T4 4噬菌体噬菌体大肠杆菌大肠杆菌黏性末端黏性末端黏性末端和平末端黏性末端和平末端磷酸二酯键磷酸二酯键DNADNA连接酶连接酶8高中生物高中生物一轮复习一轮复习3.“3.“分子运输车分子运输车”_”_（1 1）载体的作用）载体的作用：。（2 2）载体必须具备的条件：）载体必须具备的条件：能能在受体细胞中在受体细胞中复制复制并稳定并稳定保存保存有有一至多一至多个个限制酶切割位点限制酶切割位点，以便目的基因插入以便目的基因插入有

5、有标记基因标记基因，以便于对外源基因是否导入进行检测以便于对外源基因是否导入进行检测对受体细胞对受体细胞无害无害，不影响受体细胞正常的生命活动，不影响受体细胞正常的生命活动载体载体将目的基因送入受体细胞将目的基因送入受体细胞9高中生物高中生物一轮复习一轮复习（3 3）种类种类：。最常用的载体：最常用的载体：。分布分布:;化学本质：化学本质：。质粒、质粒、动植物病毒、动植物病毒、噬菌体的衍生物等噬菌体的衍生物等质粒质粒细菌、酵母菌等生物的细胞质中细菌、酵母菌等生物的细胞质中小型环状双链小型环状双链DNADNA分子分子10高中生物高中生物一轮复习一轮复习与与DNADNA相关的酶的比较相关的酶的比较

6、限制酶限制酶解旋酶解旋酶DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶11高中生物高中生物一轮复习一轮复习(1)(1)限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶、DNADNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶种工具酶()(2)(2)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6 6个核苷酸序个核苷酸序列列()(3)(3)限制酶也可以识别和切割限制酶也可以识别和切割RNARNA()(4)(4)DNADNA连接酶能将两碱基间通过形成的氢键连接起来连接酶能将两碱基间通过形成的氢键连接起来()(5)(5)EcoliDNAEcoli

7、DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端()(6)(6)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达表达()诊断与思考诊断与思考12高中生物高中生物一轮复习一轮复习13高中生物高中生物一轮复习一轮复习思考：思考：基因工程的理论基础？基因工程的理论基础？14高中生物高中生物一轮复习一轮复习考点考点2 2 基因工程的基本操作基因工程的基本操作程序程序15高中生物高中生物一轮复习一轮复习1.1.目的基因：目的基因：。2.2.获取方法：获取方法：基因文库包括基因文库包括：和和 (其中的其中的c

8、DNAcDNA文库是文库是利用利用_法法获取的获取的)。仪器：仪器：。条件：条件：。编码蛋白质的结构基因及一些具有调控作用的因子编码蛋白质的结构基因及一些具有调控作用的因子 DNADNA合成仪合成仪基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库逆转录逆转录基因比较小、核苷酸序列已知基因比较小、核苷酸序列已知16高中生物高中生物一轮复习一轮复习PCRPCR技术技术1.1.名称：名称：_2.2.原理：原理：_3.3.前前提提：。4.4.合合成成引引物物的的依依据据：。5.5.条件条件模板：模板：_原料原料：_引物引物：_种种酶酶：_ _ 有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成引物有一段已知目的基因

9、的核苷酸序列，以便合成引物多聚酶链式反应多聚酶链式反应DNADNA双链复制双链复制目的基因两端的核苷酸序列目的基因两端的核苷酸序列双链双链DNADNA分子分子脱氧核苷酸脱氧核苷酸2 2热稳定性热稳定性DNADNA聚合酶（聚合酶（TaqTaq酶）酶）17高中生物高中生物一轮复习一轮复习PCR过程（三次）925575延伸延伸925575变性变性925575退火退火6 6.过程过程18高中生物高中生物一轮复习一轮复习9255753553Taq聚合酶引物引物1引物引物2原料原料模板模板DNA目的基因目的基因19高中生物高中生物一轮复习一轮复习925575变性变性355320高中生物高中生物一轮复习一轮

10、复习925575退火退火21高中生物高中生物一轮复习一轮复习925575延伸延伸22高中生物高中生物一轮复习一轮复习925575变性变性23高中生物高中生物一轮复习一轮复习925575退火退火24高中生物高中生物一轮复习一轮复习925575延伸延伸25高中生物高中生物一轮复习一轮复习925575变性变性26高中生物高中生物一轮复习一轮复习925575退火退火27高中生物高中生物一轮复习一轮复习925575延伸延伸28高中生物高中生物一轮复习一轮复习二二.基因表达载体的构建基因表达载体的构建基因工程的核心基因工程的核心（1 1）目的：目的：。（2 2）基因表达载体的组成）基因表达载体的组成使目的

11、基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用位于目的基因位于目的基因首端首端，是，是RNARNA聚合酶识别结合位点，聚合酶识别结合位点，启动转录启动转录位于目的基因位于目的基因末端末端，终止转录终止转录鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有鉴别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目的基因的细胞筛选出来29高中生物高中生物一轮复习一轮复习（3 3）构建过程）构建过程同种限制酶切的优点？同种限制酶切的优点？保证目的基因和载体有相保证目的基因和载体

12、有相同的黏性末端，便于连接同的黏性末端，便于连接两种不同限制酶切优点？两种不同限制酶切优点？防止目的基因和载体自身防止目的基因和载体自身环化，防止目的基因与载环化，防止目的基因与载体反向连接体反向连接DNADNA连接连接限制酶限制酶30高中生物高中生物一轮复习一轮复习生物种类生物种类植物植物动物动物微生物微生物常用方法常用方法受体细胞受体细胞转化过程转化过程将目的基因插入将目的基因插入到到TiTi质粒的质粒的T-T-DNADNA上上农杆菌农杆菌导入植物细胞导入植物细胞整合到受体细整合到受体细胞染色体的胞染色体的DNADNA上上表达表达将含有目的基因将含有目的基因的表达载体提纯的表达载体提纯取卵

13、取卵(受精卵受精卵)显微注射显微注射受受精卵发育精卵发育获得获得具有新性状的动具有新性状的动物物CaCa2 2处理细胞处理细胞感受态细胞感受态细胞重重组表达载体组表达载体DNADNA分分子与感受态细胞子与感受态细胞混合混合感受态细感受态细胞吸收胞吸收DNADNA分子分子三三.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞体细胞或受精卵体细胞或受精卵受精卵受精卵原核细胞原核细胞农杆菌转化法农杆菌转化法显微注射技术显微注射技术感受态细胞法感受态细胞法31高中生物高中生物一轮复习一轮复习 四四.目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定DNADNA分子分子杂交杂交分子杂交分子杂交抗原抗原抗体抗体杂交杂交

14、32高中生物高中生物一轮复习一轮复习(1)(1)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因()(2)(2)外源外源DNADNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制制()(3)(3)为为培培育育抗抗除除草草剂剂的的作作物物新新品品种种，导导入入抗抗除除草草剂剂基基因因时时只只能能以以受精卵为受体受精卵为受体（）(4)(4)抗抗虫虫基基因因即即使使成成功功地地插插入入到到植植物物细细胞胞染染色色体体上上也也未未必必能能正正常常表达表达()(5)(5)检检测测目目的的基基因因是是否否成成功功表

15、表达达可可用用抗抗原原抗抗体体杂杂交交技技术术（）(6)(6)应应用用DNADNA探探针针技技术术，可可以以检检测测转转基基因因抗抗冻冻番番茄茄植植株株中中目目的的基基因的存在及其完全表达因的存在及其完全表达()诊断与思考33高中生物高中生物一轮复习一轮复习考点考点3 3 基因工程的应用及蛋基因工程的应用及蛋白质工程白质工程34高中生物高中生物一轮复习一轮复习一一.基因工程的应用基因工程的应用1.1.植物基因工程植物基因工程（1 1）培育培育抗虫抗虫转基因植物转基因植物抗虫棉抗虫基因来自抗虫棉抗虫基因来自：苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌35高中生物高中生物一轮复习一轮复习（2 2）培育培育抗病抗

16、病转基因植物转基因植物36高中生物高中生物一轮复习一轮复习（3 3）培育培育抗逆抗逆转基因植物转基因植物37高中生物高中生物一轮复习一轮复习（4 4）利用转基因利用转基因改良植物改良植物的品质的品质 38高中生物高中生物一轮复习一轮复习2 2.动物基因工程动物基因工程（1 1）用于提高用于提高动物动物生长速度生长速度39高中生物高中生物一轮复习一轮复习（2 2）用于改善畜产品品质用于改善畜产品品质（3 3）用转基因动物用转基因动物生产生产药物药物药用蛋白基因药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子乳腺蛋白基因的启动子40高中生物高中生物一轮复习一轮复习（4 4）用转基因动物作器官移植用转基因动物作器

17、官移植的的供体供体41高中生物高中生物一轮复习一轮复习3 3.基因工程制药基因工程制药42高中生物高中生物一轮复习一轮复习4 4.基因治疗基因治疗（1 1）概概念念：把把 导导入入病病人人体体内内，使使该该基基因因的的 发发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。挥功能，从而达到治疗疾病的目的。（2 2）类型：）类型：体外基因治疗体外基因治疗：从病人体内获得某种细胞，在体外完成基因转：从病人体内获得某种细胞，在体外完成基因转 移，再输回患者体内移，再输回患者体内体内基因治疗体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因：直接向人体组织细胞中转移基因正常基因正常基因表达产物表达产物43高中生物高中生物一轮复

18、习一轮复习（3 3）基因治疗与基因诊断）基因治疗与基因诊断原理原理操作过程操作过程进展进展基因基因治疗治疗利用利用正常基因正常基因导导入有基因缺陷的细胞入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗中，以表达出正常性状来治疗(疾病疾病)临床临床实验实验基因基因诊断诊断制作制作特定特定 与与病人样品病人样品DNADNA混合，混合，分析杂交带情况分析杂交带情况临床临床应用应用碱基互补配对碱基互补配对基因表达基因表达DNADNA探针探针44高中生物高中生物一轮复习一轮复习二二.蛋白质工程蛋白质工程1.1.概概念念：以以 为为基基础础，通通过过 ，对对现现有有蛋蛋白白质质进进行行 ，或制造一种或制造一种

19、 ，以满足人们生产和生活的需求。，以满足人们生产和生活的需求。蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系基因修饰或基因合成基因修饰或基因合成改造改造新的蛋白质新的蛋白质45高中生物高中生物一轮复习一轮复习2.2.基本途径：基本途径：从预期蛋白质从预期蛋白质 的出发的出发设计预期蛋白质的设计预期蛋白质的_推测应有的推测应有的_找到相对应的找到相对应的_3 3.蛋白质工程与基因工程的区别：蛋白质工程与基因工程的区别：功能功能结构结构氨基酸序列氨基酸序列脱氧核苷酸序列（基因）脱氧核苷酸序列（基因）基因工程只能合成天然蛋白质，蛋白质工程可以合成新的蛋白质。基因工程

20、只能合成天然蛋白质，蛋白质工程可以合成新的蛋白质。46高中生物高中生物一轮复习一轮复习(1)(1)将将人人的的干干扰扰素素基基因因重重组组到到质质粒粒后后导导入入大大肠肠杆杆菌菌，获获得得能能产产生生人干扰素的菌株人干扰素的菌株()(2)(2)利利用用乳乳腺腺生生物物反反应应器器能能够够获获得得一一些些重重要要的的医医药药产产品品，如如人人的的血血清清白白蛋蛋白白，这这是是因因为为将将人人的的血血清清白白蛋蛋白白基基因因导导入入了了动动物物的的乳乳腺细胞中腺细胞中()(3)(3)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用()(4)(4)蛋白质工程的目的

21、是改造或合成人类需要的蛋白质蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质()(5)(5)蛋蛋白白质质工工程程是是在在分分子子水水平平上上对对蛋蛋白白质质分分子子直直接接进进行行操操作作，定定向改变分子的结构向改变分子的结构()47高中生物高中生物一轮复习一轮复习考点考点4 4 DNADNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定48高中生物高中生物一轮复习一轮复习1.1.实验原理实验原理（1 1）粗提取）粗提取（2 2）提纯）提纯（3 3）鉴定）鉴定DNADNA在在0.14mol/L0.14mol/L的的NaClNaCl溶液中溶液中溶解度最低溶解度最低DNADNA不溶于酒精不溶于酒精DNA+DNA+二苯胺二苯胺蓝色蓝色加热加热49高中生物高中生物一轮复习一轮复习2.2.过程过程材料的选取选用 含量相对较高的生物组织破碎细胞(以鸡血为例)鸡血细胞加_用玻璃棒搅拌用纱布过滤收集滤液去除杂质利用DNA在_溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质DNA的析出将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的、体积分数为95%的_溶液DNA的鉴定在溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂，混合均匀后将试管在沸水中加热5 min，溶液变成_DNADNA蒸馏水蒸馏水不同浓度的不同浓度的NaClNaCl酒精酒精蓝色蓝色