高二生物 基因工程的原理和技术课件选修3
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高二生物浙科版选修3课件1.2 基因工程的原理和技术
3. 水母发光蛋白由 236 个氨基酸构成，其 中天冬氨酸、甘氨酸和丝氨酸构成发光环， 现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因 的标记，在转基因技术中，这种蛋白质的 作用是( )C A．促使目的基因导入受体细胞 B．促使目的基因在受体细胞内复制 C．使目的基因容易被检测出来 D．使目的基因容易成功表达
３变性
PCR原理
３复性
PC生物不同基因的许多 DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体 菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文 库(因,这种基因叫做部分基因。 如cDNA巩固练习
1.为了培育节水高产品种，科学家将大麦中 与抗旱节水有关的基因导入小麦，得到转基 因小麦，其水分利用率提高了20%。这项技 术的遗传学原理是( A ) A．基因重组 B．基因突变 C．基因复制 D．基因分离
2.利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的 抗虫棉是否成功，最好检测( C ) A．是否有抗生素产生 B．是否有目的基因表达 C．是否有抗虫的性状出现 D．是否能分离到目的基因
Kary B. Mullis
（1）反应体系
• 模板
• 耐热的DNA聚合酶
• dNTP：dATP、dGTP、dCTP、dTTP（浓度越高， 则酶促反应速度越快，但同时也增加了碱基的 错误掺入率和实验成本。）
• 引物：引物决定PCR扩增产物的特异性和长度
• 缓冲液 • Mg2+（稳定核苷酸和提高聚合酶的活性有直接 影响）
PCR反应曲线
理论上，PCR反应产物呈指数增长，但这种增长形式 在扩增25-30个循环以后便放慢直至停止，达到反应平 台。此时扩增产物量不再随循环次数的增加而呈指数 增长。
PCR原理
PCR原理
１变性
PCR原理
１退火
人教版高中生物选修3课件：专题1 基因工程 (共36张PPT)
该方法是根据碱基互补配对原则， 把互补的双链DNA解开，把单链的DNA 小片段用同位素、荧光分子或化学发 光剂等进行标记，之后同被检测的DNA 中的同源互补序列杂交，从而检出所 要查明的DNA或基因。
目的基因的检测示意图
检测目的基因是否转录出了mRNA
过程:用上述探针和转基因生物的 mRNA杂交，若出现杂交带，表明目 的基因转录出了mRNA.
为具有新性状的动物
Ca2＋
微生 物细
胞
处理 增大 细胞 壁通
原核 细胞 或酵 母菌
透性
用Ca2＋处理细胞→感受 态细胞→重组表达载体 DNA分子与感受态细胞 混合→感受态细胞吸收
4.目的 基因的 检测与 鉴定
1.3 应用
一、基因工程的应用、安全性和生物武器 1．基因工程的应用 (1)动物:提高生长速度从而提高产品产量; 改善畜产品品质;生产药物;器官移植供体等 (2)植物:抗虫植物、抗病植物和抗逆植物; 利用转基因改良植物的品质. (3)基因诊断:采用基因检测的方法来判断患 者是否出现了基因异常或携带病原体。 (4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺 陷基因的治疗方法.
中心法则
复 制
DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
逆转录
蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功
能→设计蛋白 目的基因的获取
质结构→推测 →基因表达载体
区 过 氨基酸序列→ 的构建→将目的
别
程
推测脱氧核苷 基因导入受体细 酸序列→合成 胞→目的基因的
DNA→表达 检测与鉴定
出蛋白质
D.多次重复.
PCR技术扩增与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
目的基因的检测示意图
检测目的基因是否转录出了mRNA
过程:用上述探针和转基因生物的 mRNA杂交，若出现杂交带，表明目 的基因转录出了mRNA.
为具有新性状的动物
Ca2＋
微生 物细
胞
处理 增大 细胞 壁通
原核 细胞 或酵 母菌
透性
用Ca2＋处理细胞→感受 态细胞→重组表达载体 DNA分子与感受态细胞 混合→感受态细胞吸收
4.目的 基因的 检测与 鉴定
1.3 应用
一、基因工程的应用、安全性和生物武器 1．基因工程的应用 (1)动物:提高生长速度从而提高产品产量; 改善畜产品品质;生产药物;器官移植供体等 (2)植物:抗虫植物、抗病植物和抗逆植物; 利用转基因改良植物的品质. (3)基因诊断:采用基因检测的方法来判断患 者是否出现了基因异常或携带病原体。 (4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺 陷基因的治疗方法.
中心法则
复 制
DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
逆转录
蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功
能→设计蛋白 目的基因的获取
质结构→推测 →基因表达载体
区 过 氨基酸序列→ 的构建→将目的
别
程
推测脱氧核苷 基因导入受体细 酸序列→合成 胞→目的基因的
DNA→表达 检测与鉴定
出蛋白质
D.多次重复.
PCR技术扩增与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
高中生物基因工程的原理和技术精品PPT课件
基因工程的原理和技术
课前回顾
问题1：限制性核酸内切酶的作用特点？ 问题2：载体－质粒需要具备什么条件？ 问题3：如何构建重组DNA分子？
重组DNA分子的构建
载体 目的基因
重组DNA分子
如 何 让 大 肠 杆 菌 生 产 人 的 生 长 激 素 ？
步骤
将重组DNA分
目的基因
获取目的基因 子导入பைடு நூலகம்体细胞 的表达
思考： 如何避免自身连接（自身环化）？
03
PART 03
第三部分 将重组DNA分子导入受体细胞
思考：常用的受体细胞？导 入方法？导入过程？
受体细胞：细菌 CaCl2
细胞壁的通透性增大
重组质粒进入受体细胞
目的基因随受体细胞的繁殖而复制
将目的基 因导入受 体细胞
将受体细胞 进行扩增
将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 基因枪法
基本操作程序 3 将目的基因导入受体细胞
4 筛选含有目的基因的受体细胞 5 目的基因表达
思考：
• 干扰素是一种抗病毒药物，其化学本 质是蛋白质，假如现在要用大肠杆菌 来生产抗病毒干扰素，如何操作？ (画图讲解)
• 目的基因？载体？受体细胞？
从人的淋巴细胞中提取干扰素基因，转 移到大肠杆菌质粒中，再导入到其体内。
剪切
载体质粒 外源DNA插入
A 外源DNA片段
导入宿主细胞
选出含有重组DNA 的细胞扩增
谢谢大家
将目的基因导入动物细胞 显微注射技术
提纯基因表达载体
体外显微注射入受精卵
受精卵移植
04
PART 04
第四部分 筛选含有目的基因的受体细胞
抗四环素基因
重组DNA
课前回顾
问题1：限制性核酸内切酶的作用特点？ 问题2：载体－质粒需要具备什么条件？ 问题3：如何构建重组DNA分子？
重组DNA分子的构建
载体 目的基因
重组DNA分子
如 何 让 大 肠 杆 菌 生 产 人 的 生 长 激 素 ？
步骤
将重组DNA分
目的基因
获取目的基因 子导入பைடு நூலகம்体细胞 的表达
思考： 如何避免自身连接（自身环化）？
03
PART 03
第三部分 将重组DNA分子导入受体细胞
思考：常用的受体细胞？导 入方法？导入过程？
受体细胞：细菌 CaCl2
细胞壁的通透性增大
重组质粒进入受体细胞
目的基因随受体细胞的繁殖而复制
将目的基 因导入受 体细胞
将受体细胞 进行扩增
将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 基因枪法
基本操作程序 3 将目的基因导入受体细胞
4 筛选含有目的基因的受体细胞 5 目的基因表达
思考：
• 干扰素是一种抗病毒药物，其化学本 质是蛋白质，假如现在要用大肠杆菌 来生产抗病毒干扰素，如何操作？ (画图讲解)
• 目的基因？载体？受体细胞？
从人的淋巴细胞中提取干扰素基因，转 移到大肠杆菌质粒中，再导入到其体内。
剪切
载体质粒 外源DNA插入
A 外源DNA片段
导入宿主细胞
选出含有重组DNA 的细胞扩增
谢谢大家
将目的基因导入动物细胞 显微注射技术
提纯基因表达载体
体外显微注射入受精卵
受精卵移植
04
PART 04
第四部分 筛选含有目的基因的受体细胞
抗四环素基因
重组DNA
高中生物第一章基因工程1.2基因工程的原理和技术课件浙科版选修3
探究点
●名师精讲● (一)获得目的基因 1.目的基因:是基因工程操作中需要的外源基因,即人们感兴趣的基因, 如生物的抗逆性基因、抗虫基因等。 2.获得目的基因的方法 (1)目的基因的序列已知 ①化学方法合成,如胰岛素基因。 ②聚合酶链式反应(PCR 技术)扩增目的基因。PCR 是聚合酶链式反应 的缩写,是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。通过这一 技术,可以快速获取大量的目的基因。利用 PCR 技术获取目的基因的前提 是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。 PCR 扩增是获取目的基因的一种非常有用的方法,也是进行分子鉴定 和检测的一种很灵敏的方法。
探究点
注意:用同一种限制性核酸内切酶(单酶切)分别切割目的基因与载体 是最简单的一种方法,因为切割后能产生相同的粘性末端,末端之间能发生 碱基互补配对而形成重组 DNA 分子,操作简单,但连接后会出现两种不需 要的连接产物:目的基因—目的基因(环状)连接物、质粒—质粒(环状)连接 物,加大了筛选的工作量。所以可用两种不同限制性核酸内切酶(双酶切)分 别同时切割含目的基因的 DNA 片段和质粒,这样可以防止目的基因与质粒 自身连接体的产生,克服单酶切的缺点。 (三)将重组 DNA 分子导入受体细胞 1.用适当的方法将形成的重组 DNA 分子转移到合适的受体细胞中。 2.常用的受体细胞:微生物(如大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌)、动物细 胞、植物细胞。
探究点
探究点基因工程的基本步骤
●问题导引● 大肠杆菌和人是差异非常大的两种生物,但通过基? 提示:(1)获得目的基因(人的胰岛素基因);(2)形成重组 DNA 分子;(3)将 重组 DNA 分子导入受体细胞(大肠杆菌细胞);(4)筛选含有目的基因的受体 细胞;(5)目的基因的表达(获得人胰岛素)。
基因工程的原理和技术ppt
思考3: 如果我们已知蛋白质得氨基酸序列, 又可以怎样操作？
思考:能否根据氨基酸得序列获得人胰岛 素基因得碱基序列？
化 学 合 成 法
一、基因工程得基本操作步骤(技术物 材料
提取
DNA
限制酶
DNA 片段
DNA分子
导入
受体菌 构建 基因组群体单链 RNA (mRNA)
杂交 双链
单链 D
继续保持安静
一、基因工程得基本操作步骤(技术提取
DNA
限制酶
DNA 片段
形成重组 DNA分子
导入
录
因随受 体细胞 得繁殖
而复制
如果就是导入动物细胞
显微注射仪
用口径为1μm得DNA注射器,将大 量得目得基因片段注入到受精卵得 核内,然后把经过注射得受精卵移植 到另一只雌性动物得子宫内,使受精
。 卵发育为转基因动物
思考: 培育转基因动物时,受体 细胞能否采用动物体细 胞？试说明理由。一般 可以采用动物得什么细 胞？
思考3: 如果我们已知蛋白质得氨基酸序 列,又可以怎样操作？
思考4:如果我们知道目得基因两端得部分 碱基序列,还可以怎样操作？
u 聚合酶链式反应(PCR技术)
Ø变性:双链DNA解链成 为单链DNA
Ø复性(退火):部分引物 与模板得单链DNA得 特定互补部位相配 对与结合
Ø延伸:以目得基因为 模板,合成互补得新 DNA链
农杆菌得Ti质粒T-DNA:(可转移得DNA)
可转移(也可以将目得基因转移)至受体细胞 中,并且整合到受体细胞染色体得DNA上。
农杆菌转化法
3、 转基因植物
农杆菌转化法
重组 DNA 分子
农杆菌 侵染 植物体细胞 (整合到细胞
思考:能否根据氨基酸得序列获得人胰岛 素基因得碱基序列？
化 学 合 成 法
一、基因工程得基本操作步骤(技术物 材料
提取
DNA
限制酶
DNA 片段
DNA分子
导入
受体菌 构建 基因组群体单链 RNA (mRNA)
杂交 双链
单链 D
继续保持安静
一、基因工程得基本操作步骤(技术提取
DNA
限制酶
DNA 片段
形成重组 DNA分子
导入
录
因随受 体细胞 得繁殖
而复制
如果就是导入动物细胞
显微注射仪
用口径为1μm得DNA注射器,将大 量得目得基因片段注入到受精卵得 核内,然后把经过注射得受精卵移植 到另一只雌性动物得子宫内,使受精
。 卵发育为转基因动物
思考: 培育转基因动物时,受体 细胞能否采用动物体细 胞？试说明理由。一般 可以采用动物得什么细 胞？
思考3: 如果我们已知蛋白质得氨基酸序 列,又可以怎样操作？
思考4:如果我们知道目得基因两端得部分 碱基序列,还可以怎样操作？
u 聚合酶链式反应(PCR技术)
Ø变性:双链DNA解链成 为单链DNA
Ø复性(退火):部分引物 与模板得单链DNA得 特定互补部位相配 对与结合
Ø延伸:以目得基因为 模板,合成互补得新 DNA链
农杆菌得Ti质粒T-DNA:(可转移得DNA)
可转移(也可以将目得基因转移)至受体细胞 中,并且整合到受体细胞染色体得DNA上。
农杆菌转化法
3、 转基因植物
农杆菌转化法
重组 DNA 分子
农杆菌 侵染 植物体细胞 (整合到细胞
高中生物 1.1.1基因工程的原理课件 中图版选修3
第三十页，共47页。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及 其启动子等，其中启动子的作用是_____。在用表达载体转化大肠杆菌时， 常用_____处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是 否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交 技术称为(chēnɡ wéi)_____。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成 _______，常用抗原—抗体杂交技术。 (3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基 因插入农杆菌Ti质粒的_____中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA 重组将目的基因插入植物细胞的_____上。
第六页，共47页。
基因工程的基本操因：利用DNA复制的原理在体外特异性的 复制某DNA片段以获得呈指数方式增加的目的基因。 (3)人工合成法：反转录法或通过DNA合成仪用化学(huàxué)方法直接 人工合成。
第二十三页，共47页。
(1)图中的高血压相关基因作为____，质粒作为____，二者需用____ 切割后连接成重组载体(zàitǐ)，该过程与质粒上含有____有关。 (2)重组DNA导入的受体细胞是大鼠的____细胞，常用的方法是____。 在DNA重组过程中核心的操作是____。 (3)子代大鼠如果____和____，即可分别在分子水平和个体水平上说 明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模 型。 (4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是 体外受精、早期胚胎培养和____。
第一节 基因工程(jīyīn gōngchéng)的 原理
第一页，共47页。
基因工程的工具 1.与DNA相关的酶 (1)五种(wǔ zhǒnɡ)DNA相关酶的比较：
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及 其启动子等，其中启动子的作用是_____。在用表达载体转化大肠杆菌时， 常用_____处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是 否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交 技术称为(chēnɡ wéi)_____。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成 _______，常用抗原—抗体杂交技术。 (3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基 因插入农杆菌Ti质粒的_____中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA 重组将目的基因插入植物细胞的_____上。
第六页，共47页。
基因工程的基本操因：利用DNA复制的原理在体外特异性的 复制某DNA片段以获得呈指数方式增加的目的基因。 (3)人工合成法：反转录法或通过DNA合成仪用化学(huàxué)方法直接 人工合成。
第二十三页，共47页。
(1)图中的高血压相关基因作为____，质粒作为____，二者需用____ 切割后连接成重组载体(zàitǐ)，该过程与质粒上含有____有关。 (2)重组DNA导入的受体细胞是大鼠的____细胞，常用的方法是____。 在DNA重组过程中核心的操作是____。 (3)子代大鼠如果____和____，即可分别在分子水平和个体水平上说 明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模 型。 (4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是 体外受精、早期胚胎培养和____。
第一节 基因工程(jīyīn gōngchéng)的 原理
第一页，共47页。
基因工程的工具 1.与DNA相关的酶 (1)五种(wǔ zhǒnɡ)DNA相关酶的比较：
生物选修3----基因工程课件
)
A．甲、乙、丙粘性末端是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产 生的 B．甲、乙具相同的粘性末端可形成重组DNA分子，但甲、丙之间 不能 C．DNA连接酶作用位点在b处，催化磷酸基团和脱氧核糖之间形 成化学键 D．切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组 DNA分子 解析：b处表示的是DNA两条链之间的氢键，解旋酶作用于此处。 答案：C
答案：C
菜 单
隐 藏
2013 ·新课标高考总复习 ·配浙科生物
主干梳理 自测感悟 核心考点 精讲精析 经典例题 考向导航 典题演练 知能提升
2．下表为常用的限制性核酸内切酶(限制酶)及其识别序列和切割 位点，由此推断的以下说法正确的是( )
BamH Ⅰ
EcoRⅠ
G↓GATCC
C↓AATTC
Kpn Ⅰ
(2)将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由 于产生了________，产生这种物质的两个基本步骤是________和 ________。 (3)人的腺苷酸脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是 ________；与大肠杆菌基因相比，其转录而来的RNA产物经 ________才能成为成熟的mRNA。 (4)该病的治疗方法属于基因工程应用中的________，这种治疗方法 的原理是 ___________________________________________________________ _____________。
山 东 金 太 阳 书 业 有 限 公 司
菜 单
隐 藏
2013 ·新课标高考总复习 ·配浙科生物
主干梳理 自测感悟 核心考点 精讲精析 经典例题 考向导航 典题演练 知能提升
基因工程的三大操作工具 1．限制酶 (1)限制性核酸内切酶(限制酶)的作用 限制酶切割时断开的是DNA分子中的磷酸二酯键(即相邻脱氧 核苷酸间的键)，而不是两条链之间的氢键。 (2)限制酶具有专一性，表现在两个方面 ①识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列。 ②切割特定序列中的特定位点。如图： 2．DNA连接酶 (1)DNA连接酶的作用 两种来源不同的DNA用相同的限制性 核酸内切酶切割，形成相同的粘性末 端。DNA连接酶能催化磷酸与脱氧核 糖之间化学键的形成，将两DNA末端 的缝隙“缝合”起来。
人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
2020/7/11
21
EcoRI 剪切目的基因
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
黏性末端
目的基因 AATTCCGTAG
GGCATCTTAA
2020/7/11
22
小结：每种限制酶只能识别双链 DNA分子的某种________________； 并使每一条链中特定部位的两个核 苷酸之间的____________断开，
第2节
基因工程及 其应用
2020/7/11
6
基因工程
即 （ 基因拼接技术或D）NA重组技术
通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种
基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细 胞里，
地改造生物的
。
定向
遗传性状
2020/7/11
7
【例1】科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴 的生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的
19
EcoRI 剪切目的基因
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAA GGGATT
2020/7/11
20
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAA GGGATT
作用于： 磷酸二酯键
• Content
第2节 基因工程及其应用
1
“嫁接”了人胰岛素基因的大肠杆菌
2020/7/11
2
1982年第一例转基因动物问世。科学家将大鼠的生 长激素基因导入小鼠体内，使小鼠体重为正常个体 的二倍，被称为"超级小鼠"。
2020/7/11
高中生物3基因工程的应用课件选修3高二选修3生物课件
B.基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法
C.使正常基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的
D.基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞
解析基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用(zuòyòng)的基因通过一定 方式导入人体靶细胞使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的, 是生物医学新技术。
2021/12/10
第十二页，共四十二页。
一二
2.操作过程
知识(zhī shi)精要
典题例解
迁移
(qiānyí)应
用
2021/12/10
第十三页，共四十二页。
一二
知识(zhī shi)精要
典题例解
迁移
(qiānyí)应
用
3.主要用途:生产多肽类药物、工程疫苗、抗体、营养品。 目前,科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出抗凝血酶、血 清白蛋白、生长激素等重要医药(yīyào)产品。
知识(zhī shi)精要
典题例解
迁移(qiānyí)
应用
2021/12/10
第二十一页，共四十二页。
一二
2.方式(fāngshì)
知识(zhī shi)精要
典题例解
迁移
(qiānyí)应
用
体外基因治疗
体内基因治疗
操
不
作 方
同法
点特
点
相同
点
从患者体内获取某种细胞→体外完成 直接向患者体内
基因转移→筛选细胞扩增培养→回输 组织细胞中转移
患者体内
基因
操作复杂,但效果可靠
操作简单,但效果 难以控制
通过基因工程以外源基因替换了原基因的功能,目前都处
于试验阶段
C.使正常基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的
D.基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞
解析基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用(zuòyòng)的基因通过一定 方式导入人体靶细胞使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的, 是生物医学新技术。
2021/12/10
第十二页，共四十二页。
一二
2.操作过程
知识(zhī shi)精要
典题例解
迁移
(qiānyí)应
用
2021/12/10
第十三页，共四十二页。
一二
知识(zhī shi)精要
典题例解
迁移
(qiānyí)应
用
3.主要用途:生产多肽类药物、工程疫苗、抗体、营养品。 目前,科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出抗凝血酶、血 清白蛋白、生长激素等重要医药(yīyào)产品。
知识(zhī shi)精要
典题例解
迁移(qiānyí)
应用
2021/12/10
第二十一页，共四十二页。
一二
2.方式(fāngshì)
知识(zhī shi)精要
典题例解
迁移
(qiānyí)应
用
体外基因治疗
体内基因治疗
操
不
作 方
同法
点特
点
相同
点
从患者体内获取某种细胞→体外完成 直接向患者体内
基因转移→筛选细胞扩增培养→回输 组织细胞中转移
患者体内
基因
操作复杂,但效果可靠
操作简单,但效果 难以控制
通过基因工程以外源基因替换了原基因的功能,目前都处
于试验阶段
【北师大版】高中生物选修三：4.1《基因工程的基本原理和技术》ppt课件
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高中生物 第一章 基因工程 第二节 基因工程的原理和技术课件 浙科选修3浙科高二选修3生物课件
12/11/2021
第四页，共四十页。
1．基因工程中的 DNA 重组与减数分裂过程中的 DNA 重组完 全相同吗？ 提示：不完全相同。前者属于无性重组，可发生在不同种生物 间，后者属于有性重组，发生在产生配子的过程中。
12/11/2021
第五页，共四十页。
3．将重组 DNA 分子导入受体细胞 (1)常用的受体大细肠胞杆：菌(_d_à c_h_án_ɡ_ɡ_ǎn_j_ūn_)__、枯草杆菌、酵母菌和动植 物细胞等。
12/11/2021
第二十三页，共四十页。
[解析] 基因工程利用了基因重组的原理；为了获得相同的粘 性末端，常用同一种限制性核酸内切酶切割载体和目的基因； 培育转基因植物的受体细胞可以是体细胞，也可以是受精卵。
[答案] B
12/11/2021
第二十四页，共四十页。
[思维升华] (1)重组 DNA 分子导入受体细胞发生碱基互补配对吗？ 提示：不发生。 (2)目的基因能直接进入受体细胞吗？
12/11/2021
第十七页，共四十页。认清基因组法与逆转录法获取目的基因的不同 (1)酶：前者需要限制酶；后者需要逆转录酶。 (2)原料：前者不需要原料；后者需要脱氧核苷酸。 (3)结构：前者基因中含有启动子，能转录；后者基因中没有启 动子，只将编码序列导入受体细胞，故无法进行转录。
12/11/2021
第三十一页，共四十页。
目的基因在受体细胞中的存在与表达是有区别 的。目的基因被受体细胞摄取是表达的前提，但是被摄取并不 意味着被表达。由于各种因素的影响，还需要采取一定的措施 去促使目的基因的表达。
12/11/2021
第三十二页，共四十页。
质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体 内。质粒上有标记基因如下图所示，通过标记基因可以推知外 源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同， 细菌在培养基上的生长情况也不同。下表是外源基因插入位置 (插入点有 a、b、c)，请根据表中提供细菌的生长情况，推测 ①②③三种重组后细菌的外源基因插入点 ，正确的一组是 ()
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n X 平均效率,约为0.85 n 循环次数
归纳：获取目的基因的方法从基因中获取 利用PCR技术扩增 利用化学方法人工合成
2构建载体
形成重组DNA分子
方法：同种限制酶分别 切割载体和目的基因， 再用DNA连接酶把两者连 接。
将重组DNA分子导入受体细胞
导入植物细胞
（重组DNA分子导入农杆菌， 再让农杆菌感染植物细胞）
PCR的基本原理
类似于DNA的体内复制。首先待扩增DNA• 模 板加热变性解链，随之将反应混合物冷却至某 一温度，这一温度可使引物与它的靶序列发生 退火，再将温度升高使退火引物在DNA聚合 酶作用下得以延伸。• 种热变性-复性-延伸的 这 过程就是一个PCR循环，PCR就是在合适条 件下的这种循环的不断重复。
（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数 量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2 为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高 引物对B 的退火温度？__________。
（3）图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱 基序列是否有专一性要求？否。 （4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的 细菌B通常为 农杆菌 。
1.2基因工程的基本操作步骤
1、获得目的基因 2、形成重组DNA分子
3、将重组DNA分子导入受体细胞
4、筛选含有目的基因的受体细胞 5、目的基因的表达
一、获得目的基因
目的基因的核苷酸序列未知 ）扩增化学合成法基因组 部分基因50℃
Taq
72℃
Taq
PCR的基本原理
第2轮结束
PCR反应条件 72℃ PCR过程 PCR的特点
模板DNA
PCR的基本原理
第1轮扩增 第2轮扩增 第3轮扩增
PCR反应条件 PCR过程 PCR的特点
理想拷贝数=2n
n 循环次数
重复30轮后 第4轮扩增 第5轮扩增 第6轮扩增 30=1,073,741,824 2 实际拷贝数=(1+x)
温 度 72 （℃）
55
重复1~3步 25~30轮 目的DNA片段 扩增100万倍以上
DNA 2
条变 单性 链
子链延伸 DNA加倍 DNA单链 与引物复性
22
DNA双螺旋
1 2 3 4 5
时间（min）
95℃
模板DNA
PCR的基本原理
DNA引物
PCR反应条件 PCR过程 PCR的特点50℃
补充归纳导入方法
将目的基因导入植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
导入动物的方法
将目的基因导入动物细胞
显微注射法（将基因表达载体提纯，用显微仪 注射到受精卵中）
导入微生物
将目的基因导入微生物细胞
Ca2＋处理受 体细胞成为 感受态细胞， 再进行混合。
4检测和鉴定
筛选含有目的基因的受体细胞 目的基因的表达
（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，。假设所用的酶 均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2 所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。 2 ①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到_________种DNA片断。 1 ②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_________种DNA片断。
32．（8分）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗， 饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备 过程相关的图和表。(08江苏)
请根据以上 图表回答下 列问题。 （1）在采用 常规PCR方 法扩增目的 基因的过程 中，使用的 DNA聚合酶 不同于一般 生物体内的 DNA聚合酶， 其最主要的 特点是 耐高温
二 真核细胞的基因结构
非编码区 编码区 非编码区 (不能编码蛋白质) 调控遗传信息，菌 中含基因
利用PCR提取目的基因
PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段 的核酸合成技术。 原理：DNA双链复制 原料：模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷 酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；离子
前提: 已知目的基因的脱氧 核苷酸序列 方法：DNA受热变性 解旋为单链、冷却后 DNA引物与单链相应 互补序列结合、DNA 聚合酶作用下延伸合 成互补链。
指数增长
归纳
94℃
55℃
72℃
PCR循环
PCR反应
1 2 3
• PCR反应条件 • PCR过程 • PCR的特点
94
高温变性 低温退火 适温延伸 形 成
检测:
是否插入目的基因 是否转录 是否翻译
功能活性鉴定 抗性鉴定
鉴定:
分别提取什么进行检测
a
变性
DNA
b
附着在膜上
DNA杂交
（如检测SARS病毒等）
c
加探针
硝化纤维素
报告基因（含荧光素分子）
d
①检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因 DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的DNA杂交，看是否有 杂交带。 ②检测是否转录出了mRNA，利用DNA分子杂交技术，目的基因 DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有 杂交带。 ③检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原－ 抗体杂交，看是否有杂交带。 ④还可以进行个体水平的鉴定，根据其性状。 提示：①DNA分子杂交技术首先提取受体细胞中的DNA，然后高 温解成单链，再与同位素标记的DNA探针杂交；②抗原－抗体杂 交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生 相应的抗体，并提取出而来的。
与RNA聚合酶 结合位点
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC RNA聚合酶
一 原核细胞的基因结构
与RNA聚合酶 结合位点
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC AGGU CACGU CG
RNA聚合酶
一 原核细胞的基因结构
与RNA聚合酶 结合位点
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC AGGUCACG UC G
引物1
引物2
PCR的基本原理
Taq酶
DNA引物
PCR反应条件 PCR过程 72℃ PCR的特点
引物1
引物2 Taq酶
PCR的基本原理
第1轮结束 第2轮开始
PCR反应条件 72℃ PCR过程 PCR的特点
PCR的基本原理
Taq
PCR反应条件 95℃ Taq PCR过程 PCR的特点
一 原核细胞的基因结构
非编码区
编码区上游 编码区
非编码区
编码区下游
编码蛋白质 (编码序列) 调控遗传信息的表达 (调控序列)
一 原核细胞的基因结构
非编码区
编码区
非编码区
与RNA聚合酶 结合位点
RNA聚合酶是一种蛋白 质，能识别并与调控序 列中的结合位点结合， 能催化DNA转录为RNA
一 原核细胞的基因结构
归纳：获取目的基因的方法从基因中获取 利用PCR技术扩增 利用化学方法人工合成
2构建载体
形成重组DNA分子
方法：同种限制酶分别 切割载体和目的基因， 再用DNA连接酶把两者连 接。
将重组DNA分子导入受体细胞
导入植物细胞
（重组DNA分子导入农杆菌， 再让农杆菌感染植物细胞）
PCR的基本原理
类似于DNA的体内复制。首先待扩增DNA• 模 板加热变性解链，随之将反应混合物冷却至某 一温度，这一温度可使引物与它的靶序列发生 退火，再将温度升高使退火引物在DNA聚合 酶作用下得以延伸。• 种热变性-复性-延伸的 这 过程就是一个PCR循环，PCR就是在合适条 件下的这种循环的不断重复。
（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数 量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2 为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高 引物对B 的退火温度？__________。
（3）图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱 基序列是否有专一性要求？否。 （4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的 细菌B通常为 农杆菌 。
1.2基因工程的基本操作步骤
1、获得目的基因 2、形成重组DNA分子
3、将重组DNA分子导入受体细胞
4、筛选含有目的基因的受体细胞 5、目的基因的表达
一、获得目的基因
目的基因的核苷酸序列未知 ）扩增化学合成法基因组 部分基因50℃
Taq
72℃
Taq
PCR的基本原理
第2轮结束
PCR反应条件 72℃ PCR过程 PCR的特点
模板DNA
PCR的基本原理
第1轮扩增 第2轮扩增 第3轮扩增
PCR反应条件 PCR过程 PCR的特点
理想拷贝数=2n
n 循环次数
重复30轮后 第4轮扩增 第5轮扩增 第6轮扩增 30=1,073,741,824 2 实际拷贝数=(1+x)
温 度 72 （℃）
55
重复1~3步 25~30轮 目的DNA片段 扩增100万倍以上
DNA 2
条变 单性 链
子链延伸 DNA加倍 DNA单链 与引物复性
22
DNA双螺旋
1 2 3 4 5
时间（min）
95℃
模板DNA
PCR的基本原理
DNA引物
PCR反应条件 PCR过程 PCR的特点50℃
补充归纳导入方法
将目的基因导入植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
导入动物的方法
将目的基因导入动物细胞
显微注射法（将基因表达载体提纯，用显微仪 注射到受精卵中）
导入微生物
将目的基因导入微生物细胞
Ca2＋处理受 体细胞成为 感受态细胞， 再进行混合。
4检测和鉴定
筛选含有目的基因的受体细胞 目的基因的表达
（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，。假设所用的酶 均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2 所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。 2 ①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到_________种DNA片断。 1 ②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_________种DNA片断。
32．（8分）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗， 饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备 过程相关的图和表。(08江苏)
请根据以上 图表回答下 列问题。 （1）在采用 常规PCR方 法扩增目的 基因的过程 中，使用的 DNA聚合酶 不同于一般 生物体内的 DNA聚合酶， 其最主要的 特点是 耐高温
二 真核细胞的基因结构
非编码区 编码区 非编码区 (不能编码蛋白质) 调控遗传信息，菌 中含基因
利用PCR提取目的基因
PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段 的核酸合成技术。 原理：DNA双链复制 原料：模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷 酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；离子
前提: 已知目的基因的脱氧 核苷酸序列 方法：DNA受热变性 解旋为单链、冷却后 DNA引物与单链相应 互补序列结合、DNA 聚合酶作用下延伸合 成互补链。
指数增长
归纳
94℃
55℃
72℃
PCR循环
PCR反应
1 2 3
• PCR反应条件 • PCR过程 • PCR的特点
94
高温变性 低温退火 适温延伸 形 成
检测:
是否插入目的基因 是否转录 是否翻译
功能活性鉴定 抗性鉴定
鉴定:
分别提取什么进行检测
a
变性
DNA
b
附着在膜上
DNA杂交
（如检测SARS病毒等）
c
加探针
硝化纤维素
报告基因（含荧光素分子）
d
①检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因 DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的DNA杂交，看是否有 杂交带。 ②检测是否转录出了mRNA，利用DNA分子杂交技术，目的基因 DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有 杂交带。 ③检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原－ 抗体杂交，看是否有杂交带。 ④还可以进行个体水平的鉴定，根据其性状。 提示：①DNA分子杂交技术首先提取受体细胞中的DNA，然后高 温解成单链，再与同位素标记的DNA探针杂交；②抗原－抗体杂 交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生 相应的抗体，并提取出而来的。
与RNA聚合酶 结合位点
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC RNA聚合酶
一 原核细胞的基因结构
与RNA聚合酶 结合位点
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC AGGU CACGU CG
RNA聚合酶
一 原核细胞的基因结构
与RNA聚合酶 结合位点
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC AGGUCACG UC G
引物1
引物2
PCR的基本原理
Taq酶
DNA引物
PCR反应条件 PCR过程 72℃ PCR的特点
引物1
引物2 Taq酶
PCR的基本原理
第1轮结束 第2轮开始
PCR反应条件 72℃ PCR过程 PCR的特点
PCR的基本原理
Taq
PCR反应条件 95℃ Taq PCR过程 PCR的特点
一 原核细胞的基因结构
非编码区
编码区上游 编码区
非编码区
编码区下游
编码蛋白质 (编码序列) 调控遗传信息的表达 (调控序列)
一 原核细胞的基因结构
非编码区
编码区
非编码区
与RNA聚合酶 结合位点
RNA聚合酶是一种蛋白 质，能识别并与调控序 列中的结合位点结合， 能催化DNA转录为RNA
一 原核细胞的基因结构