高三一輪復(fù)習(xí)：基因工程正式幻燈片課件

1、高三一輪復(fù)習(xí)：基因工程正式幻燈片PPT 本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用 學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！ 本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用 學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！ 本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用 學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！ 本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用 學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！高三一輪復(fù)習(xí)：基因工程正式幻燈片PPT 本課件PPT僅基礎(chǔ)梳理 基礎(chǔ)梳理 DNA重組技術(shù)的基本工具 1.基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設(shè)計，通過_和_，賦予生物以_的遺傳特性，創(chuàng)造出符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃赺上進行設(shè)計和施工的，又叫做_。DNA重組技術(shù) 體外DNA重組轉(zhuǎn)基因技術(shù)新DNA分子

2、水平DNA重組技術(shù)的基本工具 1.基因工程的概念DNA重組技術(shù) 歸納整合 一、基因工程的概念基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切拼接導(dǎo)入表達結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物歸納整合 一、基因工程的概念基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DN2.基因工程的基本工具(1)“分子手術(shù)刀” _來源：主要是從_中分離純化出來的。功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種_的核苷酸序列，并且使每一條鏈中_部位的兩個核苷酸之間的_斷開，因此具有_性。結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：_和_。專一 限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）原核生物特定特定磷酸二酯

3、鍵黏性末端平末端2.基因工程的基本工具專一 限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）原核生(2)“分子縫合針”_兩種DNA連接酶（大腸桿菌DNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：a.相同點：都縫合_鍵。b.區(qū)別：大腸桿菌DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補的_之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合_。與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將_加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接_的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶 磷酸二酯黏性末端兩種末端單個核苷酸兩個DNA片段(2)“分子縫合針”_DNA連接酶 磷(3)“分子運輸車”_運載體具備的條件a.能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)

4、定保存。b.具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。c.具有標記基因，供重組DNA的鑒定。最常用的運載體是_,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于_核區(qū)DNA之外，并具有_的雙鏈_DNA分子。其他運載體：_、_。動植物病毒載體質(zhì)粒細菌自我復(fù)制能力環(huán)狀噬菌體(3)“分子運輸車”_動植物病毒載體質(zhì)運載體DNA必須有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到運載體上去。運載體DNA必須具備自我復(fù)制能力，或可以整合到受體染色體DNA上隨受體染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。運載體DNA必須帶有標記基因，以便重組后進行重組分子的篩選。運載體運載體DNA必須有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基

5、因考點一基因工程的基本工具一、與DNA分子相關(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 種類限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用解旋酶：該酶能在DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄時破壞DNA堿基對間的氫鍵，從而將雙螺旋打開。DNA水解酶：該酶能催化DNA水解。RNA聚合酶：該酶能在轉(zhuǎn)錄時將單個的核糖核苷酸連接成RNA單鏈。限制酶：該酶的作用是識別特定的核苷酸序列，并在特定位點上切割DNA分子。區(qū)分以下幾種酶解旋酶：

6、該酶能在DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄時破壞DNA堿基對間的氫鍵注 ：用限制酶切割DNA分子時，被破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵（即連接相鄰兩個脫氧核苷酸的鍵）。 黏性末端是指雙鏈DNA分子被限制酶切開后，切口處的兩個末端伸出的由若干特定核苷酸組成的單鏈。注 ：用限制酶切割DNA分子時，被破壞的是DNA鏈中的磷酸DNA連接酶DNA連接酶跟蹤訓(xùn)練（2008 年全國卷）已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如下圖中箭頭所指。如果該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段。現(xiàn)有多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切

7、斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段種類數(shù)是（ ）A.3 B.4 C.9 D.12C跟蹤訓(xùn)練（2008 年全國卷）已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性 解析：從這三個切點進行酶切，可得到片段種類有四種（即a、b、c、d四種）；從其中二個切點進行酶切，可得到不同于前面的片段種類有三種（即a+b、b+c、c+d三種）；只有一個切點時，得到不同于前面的片段種類有二種（即a+b+c、b+c+d二種）。故最多能產(chǎn)生片段種類數(shù)為4+3+2=9種。 解析：從這三個切點進行酶切，可得到片段種類有考點二基因工程基本操作程序分析一、目的基因的獲取途徑1從基因組文庫中獲取。2人工

8、合成目的基因常用的方法有：(1)已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。(2)以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下人工合成。3PCR技術(shù)擴增目的基因考點二基因工程基本操作程序分析(3)PCR技術(shù)擴增目的基因原理：_。過程第一步：變性：_；第二步：復(fù)性：引物結(jié)合到互補DNA鏈；第三步：延伸：在熱穩(wěn)定DNA聚合酶作用下，從引物起始合成互補鏈。2.基因表達運載體的構(gòu)建(1)目的：使目的基因在受體細胞中_，并且可以_，使目的基因能夠_。(2)組成：_DNA解鏈 DNA復(fù)制標記基因 穩(wěn)定存在遺傳至下一代表達和發(fā)揮作用目的基因啟動子終止子(3)PCR技術(shù)擴增目的基因DNA解鏈

9、 DNA復(fù)制標記基因 PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點原理DNA雙鏈復(fù)制(堿基互補配對)原料四種游離的脫氧核苷酸條件模板、ATP、酶等不同點解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化場所體外復(fù)制主要在細胞核內(nèi)酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)細胞內(nèi)含有的DNA聚合酶結(jié)果在短時間內(nèi)形成大量的DNA片段形成整個DNA分子PCR技術(shù)DNA復(fù)制相原理DNA雙鏈復(fù)制(堿基互補配對)原料基因工程的基本操作程序 基礎(chǔ)梳理基因工程的基本操作程序包括：目的基因的獲取、基因表達運載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細胞及目的基因的表達與檢測等四個步驟。1.目的基因的獲取(1)目的基因：_。(2)原核基因采取_獲得，真核基因通過

10、_獲得。人工合成目的基因的常用方法有_和_。編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因直接分離人工合成反轉(zhuǎn)錄法化學(xué)合成法基因工程的基本操作程序 基礎(chǔ)梳理基因工程的基本操作程序包括：啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的_，位于基因的_，是_識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出_，最終獲得所需的_。終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的_，位于基因的_。標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是_。DNA片段首端RNA聚合酶mRNA蛋白質(zhì)DNA片段尾端抗生素抗性基因啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的_，位于基因的三、將目的基因?qū)胧荏w細胞生物種類植物細胞動物細胞微生物細胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)

11、化法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細胞法受體細胞體細胞受精卵原核細胞轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA上農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細胞整合到受體細胞的DNA表達將含有目的基因的表達載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動物Ca2處理細胞感受態(tài)細胞重組表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子三、將目的基因?qū)胧荏w細胞生物種類植物細胞動物細胞微生物細胞3.將目的基因?qū)胧荏w細胞(1)轉(zhuǎn)化：目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。(2)常用的轉(zhuǎn)化方法將目的基因?qū)胫参锛毎翰捎米疃嗟姆椒ㄊ莀，其次還有_和_等。將目的基因?qū)雱游锛毎鹤畛Ｓ玫姆椒ㄊ莀。此方法的受體細胞多

12、是_。將目的基因?qū)胛⑸锛毎涸松镒鳛槭荏w細胞的原因是_，最常用的原核細胞是_。其轉(zhuǎn)化方法是：先用_處理細胞，使其成為_，再將重組表達運載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法顯微注射技術(shù)受精卵繁殖快、多為單細胞大腸桿菌Ca2+感受態(tài)細胞3.將目的基因?qū)胧荏w細胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法顯4.目的基因的檢測與鑒定(1)首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用_。(2)其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用_。(3)最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，

13、方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進行_。(4)有時還需進行_的鑒定。如轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。個體生物學(xué)水平DNA分子雜交技術(shù)用標記的目的基因作探針與mRNA雜交抗原抗體雜交個體生物學(xué)水平DNA分子雜交技術(shù)用標記的目的基因作探針與mR植物轉(zhuǎn)基因過程原生質(zhì)體植物轉(zhuǎn)基因過程原生質(zhì)體DNA分子雜交技術(shù)DNA分子限制片段限制性酶切割瓊脂糖電泳轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素膜上與放射性標記DNA探針雜交放射自顯影帶有DNA片段的凝膠凝膠濾膜用緩沖液轉(zhuǎn)移DNA吸附有DNA片段的膜探針必須經(jīng)過標記，以便示蹤和檢測。使用最普遍的探針標記物是同位素, 但由于同位素的安全性，近年來發(fā)展了許多非同位素標記探針

14、的方法。 DNA分子雜交技術(shù)DNA分子限制片段限制性酶切割瓊脂糖電泳轉(zhuǎn)歸納整合 一、外顯子與內(nèi)含子一般來說，真核生物的結(jié)構(gòu)基因都是由外顯子和內(nèi)含子組成歸納整合 一、外顯子與內(nèi)含子原核細胞的基因真核細胞的基因不同點編碼區(qū)連續(xù)；結(jié)構(gòu)簡單編碼區(qū)有間隔，不連續(xù)；結(jié)構(gòu)復(fù)雜相同點都有編碼區(qū)和非編碼區(qū)；編碼區(qū)都有調(diào)控遺傳信息表達的核苷酸序列；編碼區(qū)上游都有與RNA聚合酶結(jié)合的位點 二、原核細胞與真核細胞的基因結(jié)構(gòu)的比較原核細胞的基因真核細胞的基因不同點編碼區(qū)連續(xù)；結(jié)構(gòu)簡單編碼區(qū)基因工程的應(yīng)用 基礎(chǔ)梳理1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的_。2.動物基因工程：提高動物生長速度、改

15、善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)_。3.基因治療：_導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因表達產(chǎn)物發(fā)揮作用。把正常的外源基因品質(zhì)藥物基因工程的應(yīng)用 基礎(chǔ)梳理1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)歸納整合一、基因診斷與基因治療1.基因診斷(1)原理：DNA分子雜交。(2)過程：制備用放射性同位素（如32P）、熒光分子等標記的DNA（患者DNA）分子作探針；將待測DNA制成單鏈；讓兩者進行雜交，若兩者能進行互補配對，則說明患有此病，否則不患此病。2.基因治療(1)原理：把正常的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的。病人細胞中既有缺陷基因，也有正?；颉w納整合一、基因診斷與基因治療1.基因診斷二、 植物

16、基因工程與動物基因工程的成果外源基因類型及舉例成果舉例抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因抗蟲水稻、抗蟲棉、抗蟲玉米抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因抗病毒煙草、抗病毒小麥、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗逆基因：滲透壓調(diào)節(jié)基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆和玉米二、 植物基因工程與動物基因工程的成果外源基因類型及舉例成果外源基因類型及舉例成果舉例改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)良性狀基因：提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄成熟的基因、與花青素代謝有關(guān)的基因

17、高賴氨酸玉米、耐儲存番茄、新花色矮牽牛提高生長速度的轉(zhuǎn)基因動物外源生長激素基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動物腸乳糖酶基因乳汁中含乳糖較少的轉(zhuǎn)基因外源基因類型及舉例成果舉例改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)良性狀基因：外源基因類型及舉例成果舉例生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基因動物藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件轉(zhuǎn)基因動物具有乳腺生物反應(yīng)器作器官轉(zhuǎn)移植供體的轉(zhuǎn)基因動物將外源的抗原決定基因表達的調(diào)節(jié)因子導(dǎo)入到器官供體基因組或除去供體的抗原決定基因無免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因豬 外源基因類型及舉例成果舉例生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基因動物藥用蛋白基因+跟蹤訓(xùn)練（2009 年安徽卷）2008年諾貝爾化學(xué)獎授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)

18、展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學(xué)家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因，再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞內(nèi)，表達出的蛋白質(zhì)就會帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是（ ）A.追蹤目的基因在細胞內(nèi)的復(fù)制過程B.追蹤目的基因插入到染色體上的位置C.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的分布D.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)C跟蹤訓(xùn)練（2009 年安徽卷）2008年諾貝爾化學(xué)獎授予了“基礎(chǔ)梳理蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過_或_，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行_，或制造一種_，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)_的蛋白質(zhì)）

19、蛋白質(zhì)工程的崛起 自然界已存在 基因修飾基因合成改造新的蛋白質(zhì)基礎(chǔ)梳理蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)歸納整合一、蛋白質(zhì)工程1.蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的蛋白質(zhì)。2.蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定要求，對蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計。由于基因決定蛋白質(zhì)，因此，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造，還必須從基因入手。3.蛋白質(zhì)工程的流程圖預(yù)期功能蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)氨基酸序列（多肽鏈）基因具有預(yù)期功能的蛋白質(zhì)歸納整合一、蛋白質(zhì)工程跟蹤訓(xùn)練科學(xué)家將干擾素基因進行定點突變導(dǎo)入大腸桿菌表達，使干擾素第17位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高干擾素的抗病性活性，并且提高了儲存穩(wěn)定性，該生物技術(shù)為（ ） A.基因工程 B.蛋白質(zhì)工程 C.基因突變 D.