選修三基因工程一輪復(fù)習(xí)優(yōu)秀課件教學(xué)文稿

選修三基因工程一輪復(fù)習(xí)優(yōu)秀課件

DNA重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”--“分子縫合針”--“分子運輸車”--限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶載體

DNA重組技術(shù)的基本工具識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)。1、來源：3、作用：4、結(jié)果：形成兩種末端黏性末端平末端可用于目的基因和載體的切割2、特性：限制酶是一類酶，而不是一種酶。一、限制酶——“分子手術(shù)刀”AT磷酸二酯鍵1234512345

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。平末端

平末端SmaI限制酶的切割當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。例1.下列有關(guān)基因工程中限制性內(nèi)切酶的描述，錯誤的是(

)

A．一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列

B．限制性內(nèi)切酶的活性受溫度影響

C．限制性內(nèi)切酶能識別和切割RNA

D．限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提取C1、種類：2、作用部位：E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶磷酸二酯鍵二、DNA連接酶——“分子縫合針”（黏性末端）（黏性末端和平末端）兩DNA片段要具有互補的黏性末端才能拼起來DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用DNA連接酶DNA聚合酶相同點作用實質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點模板作用對象

作用結(jié)果 用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要需要形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個脫氧核苷酸加到已存在的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵與DNA有關(guān)的酶種類項目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間的氫鍵作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子1．下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是 ()

A．①②③④ B．①②④③C．①④②③ D．①④③②C三、載體——“分子運輸車”1、載體的作用將

轉(zhuǎn)移到受體細胞中去。目的基因2、常用的載體

質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒3、作為載體必須具備的條件①能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；

②有一個至多個限制酶的切割位點,以便于與外源基因連接；

③有特殊的遺傳標記基因,供重組DNA的檢測和鑒定有標記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制質(zhì)?！懵兜?、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運載體——質(zhì)粒典例1.下列關(guān)于染色體和質(zhì)粒的敘述，正確的是()A．染色體和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)都是DNAB．染色體和質(zhì)粒都只存在于原核細胞中C．染色體和質(zhì)粒都與生物的遺傳有關(guān)D．染色體和質(zhì)粒都可作為基因工程的常用載體C二、基因工程的基本操作程序編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游編碼蛋白質(zhì)調(diào)控遺傳信息的表達（調(diào)控程序）…A‥………ATGTGCACGTAGTTA………‥G……T‥………TACACGTGCATCAAT………‥C…啟動子終止子知識點一：基因的結(jié)構(gòu)1.原核細胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子終止子ATGTGCACGTAGTTATACACGTGCATCAATRNA聚合酶AUGUGCACGUAGUUA

啟動子：位于基因首端一段能與RNA聚合酶結(jié)合并能起始mRNA合成的序列。沒有啟動子，基因就不能轉(zhuǎn)錄。RNA聚合酶:能夠識別啟動子上的結(jié)合位點并與其結(jié)合的一種蛋白質(zhì).

終止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷，它能阻礙RNA聚合酶的移動，并使其從DNA模板鏈上脫離下來，使轉(zhuǎn)錄終止。編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子終止子外顯子內(nèi)含子編碼蛋白質(zhì)2.真核細胞的基因結(jié)構(gòu)能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子不能編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子內(nèi)含子：外顯子：RNA聚合酶結(jié)合位點原核細胞真核細胞不同點編碼區(qū)是_____的編碼區(qū)是間隔的、_____的相同點都由能夠編碼蛋白質(zhì)的______和具有調(diào)控作用的______區(qū)組成的3.原核細胞與真核細胞的基因結(jié)構(gòu)比較連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)非編碼知識點二：基因工程基本操作的四個步驟1、目的基因的獲取2、基因表達載體的構(gòu)建3、將目的基因?qū)胧荏w細胞4、目的基因的檢測與鑒定1、目的基因主要是______________________編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因2、獲取目的基因的常用方法：（1）從基因文庫中獲?。?）利用PCR技術(shù)擴增（3）人工合成一、目的基因的獲?。ㄒ唬幕蛭膸熘蝎@取目的基因?qū)⒑心撤N生物不同基因的許多DNA片斷，導(dǎo)入到受體菌的群體中，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫基因文庫

基因組文庫部分基因文庫（cDNA文庫）提取某種生物的全部DNA用適當?shù)南拗泼盖幸欢ù笮〉腄NA片段將DNA片段與載體連接導(dǎo)入受體菌中儲存基因組文庫1.基因文庫的構(gòu)建方法（1）直接分離法(鳥槍法)某種生物的單鏈mRNA單鏈互補DNA雙鏈cDNA片段導(dǎo)入受體菌中儲存與載體連接cDNA文庫反（逆）轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶（2）反轉(zhuǎn)錄法基因組DNA文庫cDNA文庫2.基因組DNA文庫與cDNA文庫比較2.基因組文庫和部分基因文庫的比較文庫類型cDNA文庫基因組文庫文庫大小基因中啟動子基因中內(nèi)含子基因多少物種間基因交流小大無有無有某種生物的部分基因某種生物的全部基因可以部分基因可以①概念：PCR全稱為_______________，是一項在生物____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù)。③前提條件：_______________________；原料：___________、___________、__________________、________________。②原理：__________聚合酶鏈式反應(yīng)體外特定DNA片段DNA復(fù)制已知基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸DNA引物熱穩(wěn)定DNA聚合酶模板DNA（二）利用PCR技術(shù)擴增目的基因④過程：a、變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、復(fù)性（復(fù)性55℃-60℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，合成與模板互補的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈變性、退火、延伸三步曲變性：加熱至90～95℃雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA退火：冷卻至55～60℃部分引物與模板的單鏈DNA的特定互補部位相配對和結(jié)合延伸：加熱至70～75℃以目的基因為模板，合成互補的新DNA鏈變性退火延伸PCR技術(shù)擴增與DNA復(fù)制的比較PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點原理原料條件不同點解旋方式場所酶結(jié)果堿基互補配對四種脫氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化體外復(fù)制細胞核內(nèi)熱穩(wěn)定的DNA聚合酶細胞內(nèi)的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整個DNA分子——根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列推測推測目的基因化學(xué)合成已知核苷酸序列的較小基因可以化學(xué)合成，不需要模板。（三）人工合成獲取目的基因人工合成(基因序列已知，且比較小)DNA合成儀質(zhì)粒目的基因限制酶處理一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶表達載體同一種1.基因表達載體的構(gòu)建二、基因表達載體的構(gòu)建——核心限制酶切割位點的選擇必須保證目的基因，標記基因的完整性，以便于檢測和表達。2.基因表達載體的組成：它們有什么作用？a、目的基因b、啟動子c、終止子d、標記基因位于基因的首端,RNA聚合酶的結(jié)合位點位于基因的末端,終止轉(zhuǎn)錄檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞①載體與表達載體的區(qū)別：與載體相比較,表達載體在載體基礎(chǔ)上增加了目的基因、啟動子、終止子三部分結(jié)構(gòu)②用到的工具酶：既用到限制酶切割載體，又用到DNA連接酶將目的基因和載體拼接，兩種酶作用的化學(xué)鍵都是磷酸二酯鍵啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA);

終止子(DNA片段)≠終止密碼子(RNA)提醒：三、將目的基因?qū)胧荏w細胞（一）轉(zhuǎn)化：（二）方法將目的基因?qū)胫参锛毎麑⒛康幕驅(qū)雱游锛毎麑⒛康幕驅(qū)胛⑸锛毎r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法——顯微注射法——感受態(tài)細胞法目的基因進入_________內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細胞穩(wěn)定表達（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法①特點：

易感染雙子葉植物和裸子植物，對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力②原理：

Ti質(zhì)粒上的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細胞，并整合到受體細胞染色體的DNA上。1、將目的基因?qū)胫参锛毎坜D(zhuǎn)化過程:Ti質(zhì)粒目的基因構(gòu)建表達載體導(dǎo)入植物細胞插入植物細胞染色DNA表達新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌基因槍法又稱微彈轟擊法，是利用壓縮氣體產(chǎn)生的動力，將包裹在金屬顆粒表面的表達載體DNA打入受體細胞中，使目的基因與其整合并表達的方法。（2）基因槍法適用于單子葉植物（3）花粉管通道法適用于被子植物①方法：顯微注射法②程序：目的基因表達載體提純?nèi)÷眩ㄊ芫眩╋@微注射受精卵

新性狀動物2、將目的基因?qū)雱游锛毎僭松锾攸c：繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)少②方法：

用Ca2+處理細胞感受態(tài)細胞表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子3、將目的基因?qū)胛⑸锛毎伎迹簽槭裁匆肅a2+處理受體細胞？用Ca2＋處理，增加細菌細胞壁的通透性四、目的基因的檢測與鑒定檢測①導(dǎo)入檢測：目的基因是否導(dǎo)入受體細胞方法——DNA分子雜交②表達檢測轉(zhuǎn)錄檢測——分子雜交翻譯檢測——抗原抗體雜交分子檢測法鑒定抗蟲鑒定抗病鑒定活性鑒定等個體水平的鑒定DNA分子雜交15N15N14N14N探針轉(zhuǎn)基因生物的DNA變性變性①首先取出轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA；②將含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作標記,以此做探針；③使探針和轉(zhuǎn)基因生物的基因組雜交,若顯示出雜交帶,表明染色體已插入染色體DNA中。歸納:基因工程的基本操作程序獲取目的基因從基因文庫利用PCR化學(xué)方法人工合成構(gòu)建基因表達載體目的基因、啟動子、終止子、標記基因?qū)⒛康幕驅(qū)胧荏w細胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、顯微注射法目的基因的檢測與鑒定檢測：是否插入、轉(zhuǎn)錄、翻譯鑒定：1、在已知序列信息的情況下，獲取目的基因的最方便方法是A、化學(xué)合成法

B、基因組文庫法C、cDNA文庫法

D、聚合酶鏈反應(yīng)2、下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是①從基因文庫中獲取目的基因②利用PCR技術(shù)擴增目的基因③反轉(zhuǎn)錄法④通過DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成A．①②③④B．①②③C．②③④ D．②③AD

3.如圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程,據(jù)圖回答：(1)在基因工程中,A→B為

技術(shù),利用的原理是

,其中①為

過程。

(2)加熱至94℃的目的是使DNA中的

鍵斷裂,這一過程在細胞內(nèi)是通過

的作用來完成的。

DNA解旋解旋酶PCRDNA復(fù)制氫(3)當溫度降低時,引物與模板末端結(jié)合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板鏈延伸,最終合成兩條DNA分子,此過程中的原料是

,遵循的原則是

。(4)B→D為抗蟲棉的培育過程,其中④過程常用的方法是

,要確定目的基因(抗蟲基因)導(dǎo)入受體細胞后是否能穩(wěn)定遺傳并表達,需進行檢測和鑒定工作,請寫出在個體生物學(xué)水平上的鑒定過程：4種脫氧核苷酸堿基互補配對原則農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子,觀察害蟲的存活情況三、基因工程的應(yīng)用抗病

抗逆

生長速度品質(zhì)藥物器官移植

將

基因與

等調(diào)控組件重組在一起，通過

等方法，導(dǎo)入哺乳動物的

中，將其送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要的藥品，稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。

藥物蛋白乳腺蛋白基因的啟動子顯微注射受精卵1、基因治療概念：基因治療

把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，是治療遺傳病的最有效的手段。（把特定的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，從而達到治療疾病的目的）2、實例：

將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。對嚴重復(fù)合型免疫缺陷癥的治療3、原理病人細胞中既含有缺陷基因，又含有通過基因工程導(dǎo)入的正?；颍诓∪梭w內(nèi)兩種基因都存在且都能表達，正常基因的表達產(chǎn)物掩蓋了缺陷基因的表達產(chǎn)物，從而治愈了有基因缺陷的疾病。4、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者肺組織）5、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段基因診斷概念用放射性同位素或熒光分子等標記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。D考向1下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，錯誤的是 ()A．基因治療需要將正?；?qū)胗谢蛉毕莸募毎鸅．基因診斷的基本原理是DNA分子雜交C．一種基因探針只能檢測水體中的一種病毒D．原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良四、蛋白質(zhì)工程的崛起

一、蛋白質(zhì)工程的崛起的緣由基因工程產(chǎn)物基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。這些天然蛋白質(zhì)是生物在長期進化過程中形成的,它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要,卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1、