高中生物专题一基因工程一等奖公开课ppt课件
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•选修3 现代生物科技专题 •第1讲 基因工程
一、基因工程的基本工具
1．限制性核酸内切酶(简称： 限制酶 )
(1)来源：主要是从 原核 生物中分离纯化出来的。
(2)作用：识别特定的 核苷酸序列 并切开 特定的 两个核
苷酸之间的 磷酸二酯键
。
(3)结果：产生 黏性末端 或平末端。
2．DNA连接酶
常用类型 来源 功能
将含有目的基
因的表达载体 提纯→取卵(受 精卵)→显微注 射→受精卵发 育→获得具有 新性状的动物
Ca2＋处理细胞 →感受态细胞 →重组表达载 体与感受态细 胞混合→感受 态细胞吸收
DNA分子
4．目的基因的检测与鉴定
2．转基因草莓中有能表达乙肝病毒表面抗原的基因，由 此可获得用来预防乙肝的一种新型疫苗，其培育过程如图所 示(①至④代表过程，A 至 C 代表结构或细胞)：
(3)其他载体：λ 噬菌体衍生物、
等。
1.限制酶 MunⅠ和限制酶 EcoRⅠ的识别序列及切割位 点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示四种 质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为限制酶的识别位点， 质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体 的质粒是( )
【答案】 A
(2)构建目的： ①使目的基因在 受体细胞
因工程 动物生产药物，用转基因动物作 器官移植 的供体
把 正常基因 导入病人体内，使其表达产物发挥作 基因治
用，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因 疗
治疗
四、蛋白质工程
1．概念理解
(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关
系。
(2)操作： 基因修饰
或基因合成。
(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出 新的蛋白质 。
(2)图中A、B分别表示__________________、 ______________。
(3)为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎 的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行___________检 测，对受体动物的处理是用_________________________ 进行同期发情处理。
(1)图中①过程用到的酶是______________，所形成的B 叫做__________________，B是由________、________、目 的基因和标记基因等部分构成。
(2)②过程常用__________________处理农杆菌，使之 成为________细胞，利于完成转化过程。
【提示】 ①－b ②－a、c、e ③－d
（3）将目的基因导入受体细胞的方法比较
生物种类 植物细胞 常用方法 农杆菌转化法 受体细胞 体细胞
动物细胞 显微注射技术
受精卵
微生物细胞 感受态细胞法
原核细胞
将目的基因插
入到Ti质粒的 TDNA上→农
转化过程 杆菌→导入植 物细胞→整合 到受体细胞的 DNA上→表达
（3）限制酶是一类酶，而不是一种酶。 （4）DNA 连接酶起作用时，不需要模板。
4．载体 (1)常用载体——质粒
化学本质：双链环状DNA分子
特点能 有自 一我 个复 至制 多个
切割位点
有特殊的
限制酶
(2)作用：
标记基因
①作为运载工具，将目的基因转动移、到植宿物病主毒细胞内。
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
区别
列→找到对应的
脱氧核苷酸序列
实质
定向改造或生产 人类所需蛋白质
结果
生产自然界没有 的蛋白质
基因工程
获取目的基因→构建 基因表达载体→将目 的基因导入受体细胞 →目的基因的检测与 鉴定
定向改造生物的遗传 特性，以获得人类所 需的生物类型或生物 产品
一般是生产自然界已 有的蛋白质
项目 联系
蛋白质工程
E·coli DNA连接酶 大肠杆菌
连接黏性末端
T4 DNA连接酶 T4噬菌体
连接 黏性末端或平末端
结果
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
3．限制酶和 DNA 连接酶
（1）限制酶和 DNA 连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。 （2）限制酶不切割自身 DNA 的原因是原核生物中不存 在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
(4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必 须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质， 原因是___________________________________________。
(3)图中③过程叫做____________，④过程叫做 ________，将叶片培养成草莓幼苗的技术是____________。
(4)在分子水平上，可采用________________的方法来 检测转基因草莓果实提取液中有无相应的抗原。
【答案】 (1)DNA连接酶 基因表达载体(重组质粒) 启动子
(4)目的：满足人类的生产和生活的需求。
2．操作过程 从预期的 蛋白质功能 出发→设计预期的 蛋白质结构 → 推测应有的 氨基酸序列 →找到相对应的 脱氧核苷酸序列 (基因)→基因表达→产生需要的蛋白质。
3．蛋白质工程及与基因工程的关系
项目
蛋白质工程
预期蛋白质功能
→设计预期的蛋
过程
白质结构→推测 应有的氨基酸序
中稳定存在，并且可以遗传
给下一代；
②使 目的基因
能够表达和发挥作用。
（3）基因表达载体的构建方法：
3．将目的基因导入受体细胞
(1)转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细)： 受体细胞
导入方法
①动物细胞 ②植物细胞
③微生物细胞
a．农杆菌转化法 b．显微注射法 c．基因枪法 d．感受态细胞法 (Ca2＋处理法) e．花粉管通道法
基因工程
蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来 的第二代基因工程；对现有蛋白质的改造或 制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因 合成实现
3．现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相 互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白 的流程示意图，请分析回答：
(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有 ____________、____________。(写出其中两种)
终止子 (2)CaCl2溶液(或Ca2＋) 感受态 (3)脱分化(去分化) 再分化 植物组织培养技术 (4)抗原—抗体杂交
三、基因工程的应用
技术 名称
应用
植物基 培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和 抗逆 转
因工程 基因植物，利用转基因改良植物的品质
动物基 提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因
一、基因工程的基本工具
1．限制性核酸内切酶(简称： 限制酶 )
(1)来源：主要是从 原核 生物中分离纯化出来的。
(2)作用：识别特定的 核苷酸序列 并切开 特定的 两个核
苷酸之间的 磷酸二酯键
。
(3)结果：产生 黏性末端 或平末端。
2．DNA连接酶
常用类型 来源 功能
将含有目的基
因的表达载体 提纯→取卵(受 精卵)→显微注 射→受精卵发 育→获得具有 新性状的动物
Ca2＋处理细胞 →感受态细胞 →重组表达载 体与感受态细 胞混合→感受 态细胞吸收
DNA分子
4．目的基因的检测与鉴定
2．转基因草莓中有能表达乙肝病毒表面抗原的基因，由 此可获得用来预防乙肝的一种新型疫苗，其培育过程如图所 示(①至④代表过程，A 至 C 代表结构或细胞)：
(3)其他载体：λ 噬菌体衍生物、
等。
1.限制酶 MunⅠ和限制酶 EcoRⅠ的识别序列及切割位 点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示四种 质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为限制酶的识别位点， 质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体 的质粒是( )
【答案】 A
(2)构建目的： ①使目的基因在 受体细胞
因工程 动物生产药物，用转基因动物作 器官移植 的供体
把 正常基因 导入病人体内，使其表达产物发挥作 基因治
用，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因 疗
治疗
四、蛋白质工程
1．概念理解
(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关
系。
(2)操作： 基因修饰
或基因合成。
(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出 新的蛋白质 。
(2)图中A、B分别表示__________________、 ______________。
(3)为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎 的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行___________检 测，对受体动物的处理是用_________________________ 进行同期发情处理。
(1)图中①过程用到的酶是______________，所形成的B 叫做__________________，B是由________、________、目 的基因和标记基因等部分构成。
(2)②过程常用__________________处理农杆菌，使之 成为________细胞，利于完成转化过程。
【提示】 ①－b ②－a、c、e ③－d
（3）将目的基因导入受体细胞的方法比较
生物种类 植物细胞 常用方法 农杆菌转化法 受体细胞 体细胞
动物细胞 显微注射技术
受精卵
微生物细胞 感受态细胞法
原核细胞
将目的基因插
入到Ti质粒的 TDNA上→农
转化过程 杆菌→导入植 物细胞→整合 到受体细胞的 DNA上→表达
（3）限制酶是一类酶，而不是一种酶。 （4）DNA 连接酶起作用时，不需要模板。
4．载体 (1)常用载体——质粒
化学本质：双链环状DNA分子
特点能 有自 一我 个复 至制 多个
切割位点
有特殊的
限制酶
(2)作用：
标记基因
①作为运载工具，将目的基因转动移、到植宿物病主毒细胞内。
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
区别
列→找到对应的
脱氧核苷酸序列
实质
定向改造或生产 人类所需蛋白质
结果
生产自然界没有 的蛋白质
基因工程
获取目的基因→构建 基因表达载体→将目 的基因导入受体细胞 →目的基因的检测与 鉴定
定向改造生物的遗传 特性，以获得人类所 需的生物类型或生物 产品
一般是生产自然界已 有的蛋白质
项目 联系
蛋白质工程
E·coli DNA连接酶 大肠杆菌
连接黏性末端
T4 DNA连接酶 T4噬菌体
连接 黏性末端或平末端
结果
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
3．限制酶和 DNA 连接酶
（1）限制酶和 DNA 连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。 （2）限制酶不切割自身 DNA 的原因是原核生物中不存 在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
(4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必 须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质， 原因是___________________________________________。
(3)图中③过程叫做____________，④过程叫做 ________，将叶片培养成草莓幼苗的技术是____________。
(4)在分子水平上，可采用________________的方法来 检测转基因草莓果实提取液中有无相应的抗原。
【答案】 (1)DNA连接酶 基因表达载体(重组质粒) 启动子
(4)目的：满足人类的生产和生活的需求。
2．操作过程 从预期的 蛋白质功能 出发→设计预期的 蛋白质结构 → 推测应有的 氨基酸序列 →找到相对应的 脱氧核苷酸序列 (基因)→基因表达→产生需要的蛋白质。
3．蛋白质工程及与基因工程的关系
项目
蛋白质工程
预期蛋白质功能
→设计预期的蛋
过程
白质结构→推测 应有的氨基酸序
中稳定存在，并且可以遗传
给下一代；
②使 目的基因
能够表达和发挥作用。
（3）基因表达载体的构建方法：
3．将目的基因导入受体细胞
(1)转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细)： 受体细胞
导入方法
①动物细胞 ②植物细胞
③微生物细胞
a．农杆菌转化法 b．显微注射法 c．基因枪法 d．感受态细胞法 (Ca2＋处理法) e．花粉管通道法
基因工程
蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来 的第二代基因工程；对现有蛋白质的改造或 制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因 合成实现
3．现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相 互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白 的流程示意图，请分析回答：
(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有 ____________、____________。(写出其中两种)
终止子 (2)CaCl2溶液(或Ca2＋) 感受态 (3)脱分化(去分化) 再分化 植物组织培养技术 (4)抗原—抗体杂交
三、基因工程的应用
技术 名称
应用
植物基 培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和 抗逆 转
因工程 基因植物，利用转基因改良植物的品质
动物基 提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因