高三二轮复习生物:基因工程课件.pptx
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1、非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区编码区编码区上游编码区上游编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游编码区下游编码区下游 与与与与RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶结合位点结合位点结合位点结合位点启动子启动子启动子启动子终止子终止子终止子终止子原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构:编码区编码区编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区启动子启动子启动子启动子终止子终止子终止子终止子编码区上游编码区上游编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游编码区下游编码区下游 外显子外显子外显子外显子 内含子内含子内含子内
2、含子 与与与与RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶结合位点结合位点结合位点结合位点IMNIMN真真核细胞的基因结构核细胞的基因结构:基因工程基因工程别名别名实质实质结果结果能否遗传能否遗传优点优点基因拼接技术基因拼接技术基因拼接技术基因拼接技术 或或或或 DNADNADNADNA重组技术重组技术重组技术重组技术基因重组基因重组基因重组基因重组定向地改造生物的遗传性状,获得人类所需要的品种定向地改造生物的遗传性状,获得人类所需要的品种能能能能定向改造生物性状;克服远缘杂交不亲和的障碍定向改造生物性状;克服远缘杂交不亲和的障碍EcoR黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端Sma平末端平末端平末端平末端平
3、末端平末端平末端平末端(1)限制酶限制酶“分子手术刀分子手术刀”来源:来源:原核生物原核生物作用特点:作用特点:特异性特异性切割方式:切割方式:错位切:产生两个相同的错位切:产生两个相同的黏性末端黏性末端平切:形成平切:形成平末端平末端1.基因工程的操作工具基因工程的操作工具识别特定的脱氧核苷酸序列识别特定的脱氧核苷酸序列切割特定位点切割特定位点Ecoli DNAEcoli DNA连接酶连接酶连接酶连接酶 或或或或T T4 4DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶(2)DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”常用类型常用类型Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶来源来源大肠杆菌
4、大肠杆菌T4噬菌体噬菌体功能功能连接黏性末端连接黏性末端连接黏性末端或连接黏性末端或平末端平末端结果结果连接磷酸二酯键连接磷酸二酯键例例1.1.下列关于下列关于DNADNA连接酶作用的叙述,正确的是(连接酶作用的叙述,正确的是()A.A.将单个核苷酸加到某将单个核苷酸加到某DNADNA片段末端,形成磷酸二酯键片段末端,形成磷酸二酯键 B.B.将断开的两个将断开的两个DNADNA片段的骨架连接起来,重新形成磷片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯键酸二酯键 C.C.连接两条连接两条DNADNA链上碱基之间的氢键链上碱基之间的氢键 D.D.只能将双链只能将双链DNADNA片段互补的黏性末端之间连接起
5、来,片段互补的黏性末端之间连接起来,而不能将双链而不能将双链DNADNA片段平末端之间进行连接片段平末端之间进行连接B B(3)载体载体“分子运输车分子运输车”类型:类型:应具备条件:应具备条件:能在宿主细胞内稳定保存并大量能在宿主细胞内稳定保存并大量复制复制;有一个至多个限制酶的有一个至多个限制酶的切割位点切割位点,以便于与外源基因连接;以便于与外源基因连接;有特殊的有特殊的标记基因(:标记基因(:筛选含有目的基因的受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞);对受体细胞对受体细胞无害无害最常用载体:最常用载体:质粒质粒其他载体:其他载体:噬菌体的衍生物、动植物病毒等噬菌体的衍生物、动植物病毒等提醒
6、提醒 常见的标记基因有常见的标记基因有抗生素基因抗生素基因、发光基因、表达产物有特定颜、发光基因、表达产物有特定颜色的基因等。色的基因等。天然载体往往不能满足人类的所有要求天然载体往往不能满足人类的所有要求,因此人们根据不同的因此人们根据不同的目的和需要目的和需要,对某些天然的载体进行对某些天然的载体进行人工改造人工改造。限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外,这限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外,这样才能保证样才能保证标记基因的完整性标记基因的完整性,有利于对目的基因的检测。,有利于对目的基因的检测。作为载体必须具有多个限制酶切点作为载体必须具有多个限制酶切点,而
7、且而且每种酶的切点最好只每种酶的切点最好只有一个有一个,以免切割后丢失自身片段。,以免切割后丢失自身片段。例例2.2.(1)(1)构建基因工程表达载体时,若要在限制酶切割目的基因构建基因工程表达载体时,若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接,则应选择能使二者产生和质粒后使其直接进行连接,则应选择能使二者产生_(_(相相同、不同同、不同)黏性末端的限制酶。黏性末端的限制酶。(2)(2)图中哪两种限制性核酸内切酶所切割出来的图中哪两种限制性核酸内切酶所切割出来的DNADNA片段末端可以片段末端可以互补黏合?互补黏合?(3)(3)请画出重组请画出重组DNADNA序列?序列?(4)(4)形成
8、的重组形成的重组DNADNA还能被上述限制酶切开吗?还能被上述限制酶切开吗?BamH 和和Bgl 限制限制酶酶BamH HindEcoRSmaBgI 识别识别序列序列及及切割切割位点位点-GGATCC-CCTAGG-AAGCTT-TTCGAA-GAATTC-CTTAAG-CCCGGG-GGGCCC-AGATCT-TCTAGA-相同相同不能不能例例3.3.图图1 1、图、图2 2中箭头表示相关限制酶的酶切位点:中箭头表示相关限制酶的酶切位点:(1)(1)用用图图中中的的质质粒粒和和外外源源DNADNA构构建建重重组组质质粒粒,可可以以使使用用SmaSma切切割割吗?吗?(2)(2)用用EcoEc
9、oRR酶切,可得几种两两连接结果?酶切,可得几种两两连接结果?(3)(3)与与只只使使用用EcoEcoRR相相比比较较,使使用用BamBamHH和和HinHindd两两种种限限制制酶酶同同时处理质粒、外源时处理质粒、外源DNADNA的优点在于的优点在于_。或或 防止质粒和目的基因在酶切后产生的末端发生任意连接。防止质粒和目的基因在酶切后产生的末端发生任意连接。不能不能3 3种种保证目的基因和载体的定向连接。保证目的基因和载体的定向连接。例例4.4.如如图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中中tettetR R表示四环素抗性基因
10、,表示四环素抗性基因,ampampR R表示氨苄青霉素抗性基因,表示氨苄青霉素抗性基因,BamBamHH、HindHind、SmaSma直线所示为三种限制酶的酶切位点。直线所示为三种限制酶的酶切位点。图中图中将人乳铁蛋白基因插入载体,需用将人乳铁蛋白基因插入载体,需用_ _ _限制酶同时限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含要在含_ _ _的培养基上进行。的培养基上进行。BamH 和和Hind氨苄青霉素氨苄青霉素例例5.5.基因工程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便基因工程中,需使用特定的限
11、制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGATCCGGATCC,限制酶,限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATCGATC。根据图示判断下列。根据图示判断下列操作正确的是操作正确的是()A A质粒用限制酶质粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割,目的基因用限制酶切割切割 B B质粒用限制酶质粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割,目的基因用限制酶切割切割 C C目的基因和质粒均用限制酶目的基因和质粒均用限制酶切割切割 D D目的基因和质粒均用限制酶目的基因和质粒均用限制酶切割切割A2.基因工程的操作程序基因工程的操作程
12、序(1)(1)目的基因的获取目的基因的获取(2)(2)基因表达载体的构建基因表达载体的构建(核心)(核心)(3)(3)将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞(4)(4)目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定从基因文库中获取从基因文库中获取人工合成(化学合成法、反转录法人工合成(化学合成法、反转录法 )利用利用PCR技术扩增技术扩增基因文库种类及构建过程:基因文库种类及构建过程:许多一定大小的许多一定大小的DNADNA片段片段重组重组DNADNA分子分子限制酶切割限制酶切割用用DNADNA连接酶将连接酶将DNADNA片段与载体连接片段与载体连接导入受体菌中储存导入受体菌中储存提取某种生物
13、的全部提取某种生物的全部DNADNA基因组文库基因组文库某种生物的单链某种生物的单链mRNAmRNA单链单链c cDNADNA逆转录酶逆转录酶DNADNA聚合酶聚合酶双链双链cDNAcDNA片段片段重组重组DNADNA分子分子导入受体菌中储存导入受体菌中储存cDNAcDNA文库文库含有一种生物的含有一种生物的全部全部基因基因含有一种生物的含有一种生物的部分部分基因基因用用DNADNA连接酶将连接酶将DNADNA片段与载体连接片段与载体连接(一一)目的基因的获取目的基因的获取从基因文库中获取cDNAcDNA文库中不含启动子、终止子、内含子。文库中不含启动子、终止子、内含子。基因比较小基因比较小基
14、因比较小基因比较小、核苷酸序列已知核苷酸序列已知核苷酸序列已知核苷酸序列已知或或或或蛋白质的氨基酸序蛋白质的氨基酸序蛋白质的氨基酸序蛋白质的氨基酸序列可以测得列可以测得列可以测得列可以测得时,可采用此种方法。时,可采用此种方法。时,可采用此种方法。时,可采用此种方法。推测得到的推测得到的DNA碱基碱基序列,是否唯一?序列,是否唯一?化学合成法化学合成法:蛋白质:蛋白质氨基酸序列氨基酸序列 RNA RNA碱基序列碱基序列 DNA DNA碱碱基序列基序列用用4 4种脱氧核苷酸借助种脱氧核苷酸借助DNADNA合成仪合成仪合成目的基因合成目的基因 分析分析推测推测推测推测反转录法反转录法:分离出供体细
15、胞:分离出供体细胞mRNAmRNA单链单链DNADNA合成合成目的基因目的基因 逆转录酶逆转录酶DNADNA聚合酶聚合酶(一一)目的基因的获取目的基因的获取人工合成例例6.6.(1)(1)加热使加热使DNADNA双链间的双链间的_键打开,称为键打开,称为_;而在细胞;而在细胞中是在中是在_酶的作用下进行的。酶的作用下进行的。(2)(2)如果只需要大量克隆模板如果只需要大量克隆模板DNADNA中间的某个特定区段,应该加入中间的某个特定区段,应该加入_种特定的引物。当温度降低至种特定的引物。当温度降低至5555时,引物与两条时,引物与两条“舒展舒展”的模板的特定位置结合,在的模板的特定位置结合,在
16、_的作用下在引物的作用下在引物的一端连接脱氧核苷酸,形成子链。的一端连接脱氧核苷酸,形成子链。氢氢解旋解旋解旋解旋2热稳定的热稳定的DNA聚合酶聚合酶(一一)目的基因的获取目的基因的获取利用PCR技术扩增PCR是一项生物是一项生物是一项生物是一项生物体外复制体外复制体外复制体外复制特定特定特定特定DNADNA片段的核酸合成技术。片段的核酸合成技术。片段的核酸合成技术。片段的核酸合成技术。全称全称发明者发明者发明时间发明时间原理原理前提前提条件条件过程过程结果结果多多聚酶链式反应聚酶链式反应穆里斯穆里斯穆里斯穆里斯 等等等等1988198819881988年年年年DNADNA复制复制一段已知目的
17、基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列(用以合成引物)(用以合成引物)(用以合成引物)(用以合成引物)模板模板模板模板DNADNADNADNA、引物、脱氧核苷酸、引物、脱氧核苷酸、引物、脱氧核苷酸、引物、脱氧核苷酸、热稳定的热稳定的热稳定的热稳定的DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶高温高温高温高温变性、变性、变性、变性、低温复性低温复性低温复性低温复性、中温中温中温中温延伸延伸延伸延伸以指数形式扩增,可在短时间内获取大量的目的基因以指数形式扩增,可在短时间内获取大量的目的基因以指数形式扩增,可在短时间内获取大量的目的基
18、因以指数形式扩增,可在短时间内获取大量的目的基因质粒质粒目的基因目的基因限制酶限制酶DNA连接酶连接酶(二)基因表达载体的构建(二)基因表达载体的构建基因表达载体的组成:目的基因基因表达载体的组成:目的基因+启动子启动子+终止子终止子+标记基因标记基因微生物做受体细胞:个体微小微生物做受体细胞:个体微小,繁殖速度快;代谢旺盛繁殖速度快;代谢旺盛,获得目获得目的基因产物多。的基因产物多。导入微生物细胞导入微生物细胞导入动物细胞(导入动物细胞(受精卵受精卵)导入植物细胞(体细胞)导入植物细胞(体细胞)CaCa2+2+处理法处理法显微注射法显微注射法农杆菌转化法农杆菌转化法(最常用最常用)基因枪法基
19、因枪法 花粉管通道法花粉管通道法将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞常用方法:常用方法:(三)将目的基因导入受体细胞(三)将目的基因导入受体细胞例例7.7.下表有关基因表达的选项中下表有关基因表达的选项中,不可能的是不可能的是 ()()基因基因表达的的细胞表达的的细胞表达产物表达产物A A细菌抗虫蛋白基因细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白细菌抗虫蛋白B B人酪氨酸酶基因人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞正常人皮肤细胞人酪氨酸酶人酪氨酸酶C C动物胰岛素基因动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素动物胰岛素D D兔血红蛋白基因兔血红蛋白基因兔成熟红细胞
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