2018年高二生物(新人教版选修3)课件：专题1《基因工程》(专题归纳)
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高二生物人教版选修3课件：专题1 第3节 基因工程的应用
• [思维激活] • 1．由细菌转化而来的工程菌合成的药物蛋白 可能没有活性，为什么？ • 2．研究人员在进行复合型免疫缺陷症的基因 治疗时，将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的什 么细胞？为什么不能转入其他的体细胞？
• [答案] • 1．细菌属于原核生物，细胞内没有内质网、 高尔基体等细胞器，核糖体合成的肽链不能 被进一步加工和包装，因而产生的药物蛋白 可能没有活性。 • 2．淋巴细胞。腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统 发挥正常功能所必需的，淋巴细胞只有具有 这种酶才能产生抗体等免疫物质。
预习导学
• 一、植物基因工程的成果 抗逆 • 植物基因工程技术主要用于提高农作物的① 品质 药物 ________能力，以及改良农作物的② ________和利用植物生产③________等方 面。 蛋白酶 • (一)抗虫转基因植物 淀粉酶 • 1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、④ ________抑制剂基因、⑤________抑制剂 基因、植物凝集素基因等。 • 2．成果：抗虫植物如水稻、棉、玉米、马铃 薯、番茄等。
成才之路 ·生物
人教版 ·选修3
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
专题一
基因工程
专题一
第三节 基因工程的应用
1
目 标 定 位
2
预 习 导 学
5
知 识 构 建
3
要 点 精 析
6
应 用 探 究
4
思 维 升 华
7
课 时 作 业
目标定位
• 1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成 果。(重点) • 2．了解基因工程的进展。 • 3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用 。
①调节细胞渗 透压基因； ②抗冻蛋白基 因(从鱼体内获 取 )； ③抗除草剂基 因
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
生物：专题1《基因工程》课件(1)(新人教版选修3)
区分下列DNA末端是黏性末端还是平 末端，并回答哪些能用DNA连接酶连 接起来？
（3）运载体
①作用：将外源基因送入受体细胞。
为什么 要具备 这些条件
②具备的条件： 能在宿主细胞内复制，并稳定地保存 有多个限制酶切点，与外源基因连接。 具有某些标记基因， 便于进行筛选 对受体细胞无害
③举例：质粒（常用）、噬菌体 和动植物病毒。
获取目的基因的方法：1.从基因中获取目的基因。2.利用PCR技术合成DNA
PCR:聚合酶链式反应.是以DNA变性、复制的某
些特性为原理设计的. 前提条件是必须对目的基因有一定的了解，需 要设计引物。
3. mRNA差异显示法获得目的基因 （反转录）
4. 根据已知的氨基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 菌因可以
2.利用PCR技术合成DNA
（1）以DNA 片段作模板，在 90℃ 高温下，分开成 为单链DNA。
高温的作用是？
（2）以DNA 小段寡聚核苷酸做引物，在 50℃ 的温度 下，找到可以配对的正链和负链，形成互补结合。 （3）在 70℃ 高温下，合成一条与模板 DNA 单链（正 链或负链）互补结合的DNA新链。
质粒是独立于细菌拟核之外的双链 环状DNA分子，具有以下主要特点： 1、能自我复制并在受体细胞中稳定存在 2、有一个或多个限制酶切点 3、有特殊的遗传标记基因 注意：真正用作运载体的质粒都 是人工改造过的。
大肠杆菌及质粒载体结构模式图
有标记基因的存 在，将来可用含 青霉素的培养基 鉴别。
有切割位点
1、原核细胞的基因与真核细胞的基因相比， 主要的区别有 ①所含核苷酸的数目 ②基本组成单位 ③基本功能 ④非编码区的结构 ⑤编码 区的结构 A．①⑤ B．②③ C．④⑤ D．①③ 2、大肠杆菌和酵母菌细胞内各有一种蛋白质 都是由10个氨基酸组成，那么控制蛋白质白 质合成的基因，其组成的脱氧核苷酸数是 A．大肠杆菌的多 B．酵母菌的多 C．两者一样多 D．无法确定
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专题1 基因工程
1．1
DNA 重组技术的基本工具
1.基因工程的基本原理是基因重组，外源 DNA 能在受 体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。
2．DNA 重组技术的基本工具有限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶和使目的基因进入受体细胞的载体。
3．限制性核酸内切酶可识别双链 DNA 分子的某种特 定核苷酸序列，并在特定位点上切割。
有特殊的 标记基因 ②其他载体：λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
(2)作用 ①作为 运载工具 ，将目的基因转移到宿主细胞内。 ②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 (3)载体须具备的条件及其作用(连线)
三、重组 DNA 分子的模拟操作 1．所用材料用具中，剪刀代表 EcoRⅠ ，透明胶 条代表 DNA 连接酶 。 2．用剪刀进行 DNA“切割”时，应找出
G—A—A—T—T—C 序列并在 G—A 之间 作切口进行“切割”。
3．若操作正确，不同颜色的黏性末端能 互补配对 。
1．基因工程是一种新兴的生物技术，实施该工程的最终目的
是 A．定向提取生物体的 DNA 分子
( D)
B．定向对 DNA 分子进行人工“剪切”
C．在生物体外对 DNA 分子进行改造
D．定向改造生物的遗传性状 解析：基因工程也称 DNA 重组技术，它是按照人类的意愿，施
基因工程的最终目的是定向改造生物的遗传性状。
2．下列关于限制酶的说法，正确的是
(B)
A．限制酶广泛存在于各种生物中，其化学本质是蛋白质
B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C．不同的限制酶切割 DNA 后都会形成黏性末端
D．限制酶均特异性地识别由 6 个核苷酸组成的序列
专题1 基因工程
1．1
DNA 重组技术的基本工具
1.基因工程的基本原理是基因重组，外源 DNA 能在受 体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。
2．DNA 重组技术的基本工具有限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶和使目的基因进入受体细胞的载体。
3．限制性核酸内切酶可识别双链 DNA 分子的某种特 定核苷酸序列，并在特定位点上切割。
有特殊的 标记基因 ②其他载体：λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
(2)作用 ①作为 运载工具 ，将目的基因转移到宿主细胞内。 ②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 (3)载体须具备的条件及其作用(连线)
三、重组 DNA 分子的模拟操作 1．所用材料用具中，剪刀代表 EcoRⅠ ，透明胶 条代表 DNA 连接酶 。 2．用剪刀进行 DNA“切割”时，应找出
G—A—A—T—T—C 序列并在 G—A 之间 作切口进行“切割”。
3．若操作正确，不同颜色的黏性末端能 互补配对 。
1．基因工程是一种新兴的生物技术，实施该工程的最终目的
是 A．定向提取生物体的 DNA 分子
( D)
B．定向对 DNA 分子进行人工“剪切”
C．在生物体外对 DNA 分子进行改造
D．定向改造生物的遗传性状 解析：基因工程也称 DNA 重组技术，它是按照人类的意愿，施
基因工程的最终目的是定向改造生物的遗传性状。
2．下列关于限制酶的说法，正确的是
(B)
A．限制酶广泛存在于各种生物中，其化学本质是蛋白质
B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C．不同的限制酶切割 DNA 后都会形成黏性末端
D．限制酶均特异性地识别由 6 个核苷酸组成的序列
生物：专题1《基因工程》课件(新人教版选修3)
提取目的基因的方法
人工基因合成法
1. 逆转录法：以信使RNA 逆转录法： 信使RNA 为模板， 为模板，在逆转录酶的 作用下将脱氧核苷酸合 成合成DNA(基因) DNA(基因 成合成DNA(基因)。 2. 直接合成法：根据蛋白 直接合成法：根据蛋白 质的氨基酸顺序推算出 质的氨基酸顺序推算出 信使RNA核苷酸顺序， RNA核苷酸顺序 信使RNA核苷酸顺序， 再据此推算出基因DNA 再据此推算出基因DNA 的脱氧核苷酸顺序。 的脱氧核苷酸顺序。用 游离脱氧核苷酸直接合 成相应的基因。 成相应的基因。
PCR扩增仪
IMN
6 过程： 变性、退火、延伸三步曲 过程组DNA分子 DNA
2.过程: 2.过程: 过程 质粒 DNA分子 DNA分子 同一种限制酶处理 一个切口 两个黏性末端 两个切口 获得目的基因 DNA连接酶 DNA连接酶 重组DNA分子（重组质粒） 重组DNA分子（重组质粒） DNA分子
基因工程
衢州三中
吴志明
20110520
步骤一 获得目的基因
已知序列： 已知序列：人工用PCR技术扩增 利用PCR技术扩增 PCR 聚合酶链式反应(Polymerase 聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction)
无表达产物
无表达产物
有表达产物
无表达产物
检测菌落中是否有目的基因的表达产物。 检测菌落中是否有目的基因的表达产物。 转基因大肠杆菌是否产生了－－ －－胰岛素原 如：转基因大肠杆菌是否产生了－－胰岛素原
转 基 因 抗 虫 棉
多细胞生物的检测，将每个受体细胞培养成个体， 多细胞生物的检测，将每个受体细胞培养成个体， 检测是否表现出特定的性状。 检测是否表现出特定的性状。 例：用棉花叶片喂棉 铃虫， 铃虫，如虫吃后不出现中 毒症状，说明未摄入目的 毒症状， 基因或摄入目的基因未表 如虫吃后中毒死亡， 达。如虫吃后中毒死亡， 则说明摄入了抗虫基因并 得到表达。 得到表达。
生物：专题1《基因工程》课件(1)(新人教版选修3)
核 生Ｒ 物 转录
Ｐ
Ｏ
RNA聚合酶
lacZ
结构基 因
lacY
lacA
转录
基
因 信使 R糖 半乳糖苷酶
酶
酶
调 阻抑物与乳糖结合后构象发生了改变，因而不能与
控 操纵基因结合，使得结构基因进行转录。
第二步： 基因表达载体的构建
核心
目的基因与载体结合成为重组基因
需要 哪两种
工具
总结：表达载体需由哪几部分组成
③分类：E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
二者在性质 上的区别
• 基因的针线——DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝 隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的 断口连接起来(形成磷酸二酯键)，这样一 个重组的DNA分子就形成了。
（3）运载体
①作用：将外源基因送入受体细胞。
为什么 要具备 这些条件
第一步：获取式图
通过对 受体菌的 培养而 储存基因
第一步：获取术合成DNA
PCR:聚合酶链式反应.是以DNA变性、复制的
某些特性为原理设计的. 前提条件是必须对目的基因有一定的了解，
②具备的条件： 能在宿主细胞内复制，并稳定地保存 有多个限制酶切点，与外源基因连接。 具有某些标记基因， 便于进行筛选 对受体细胞无害
③举例：质粒（常用）、噬菌体 和动植物病毒。
质粒特点： 1、细菌染色体外双链环状DNA分子 2、能自我复制并在受体细胞中稳定存在 3、有一个或多个限制酶切点 4、有特殊的遗传标记基因
蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以制造
新型的蛋白质。
一、蛋白质的改造
• 干扰素在体外保存困难 将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸
高中生物(人教版)选修3课件：专题1基因工程 1.3
合作探究 课堂互动
但易 得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植 物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法 培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答：
• (1)在生物体外，利用________技术可扩增获 取大量的②。 • (2)要使①与②连接，首先应使用 __________________进行切割。假如①被切 割后，得到的分子末端序列为AATTC— • G—，则能与①连接的②分子末端是 ____________；切割完成后，再用 __________酶将①与②连接，连接后得到的 ③可称为______________。 • (3)经检测，被③侵染的金茶花叶片细胞具备 了抗病性，这说明②已经__________。
• • • •
1．基因工程育种的优点 (1)目的性强，定向改造生物的遗传特性。 (2)培育所需时间短。 (3)克服不同亲本远缘杂交的障碍，部分突破 地理隔离和生殖隔离。 • 2．利用转基因改良植物品质的途径 • (1)直接导入控制该性状的结构蛋白基因。 • (2)导入与该性状有关的某种酶的基因或者改 变关键酶的活性。
• (2)过程
• (3)途径
途径 比较 体外基因治疗 体内基因治疗
不 同 点
方法
从患者体内获得某种细 胞→体外完成基因转移 直接向患者体内组 →筛选、细胞扩增→输 织细胞中转移基因 入体内
方法较简单，但效 操作复杂，但效果可靠 果难以控制 都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷 基因，目前两种方法都处于临床试验阶段
化学农药 的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低 减少____________ 了对人体健康的损害
• 2.其他抗逆转基因植物 渗透压 • (1)抗逆基因：调节细胞 _____________的基 因，提高作物抗盐碱和抗干旱能力；鱼的抗 冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使 作物抗除草剂。 • (2)成果：抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草 剂玉米等。 优良性状 • 3．利用转基因改良植物的品质 • (1)方法：将_______________基因导入植物 ，获得优良品质的植物。
高中生物专题1基因工程专题归纳课件新人教版选修3
(2) 以 P 基 因 序 列 为 基 础 ， 获 得 P1 基 因 的 途 径 有 修 饰 ________基因或合成________基因。所获得的基因表达是遵循 中心法则的，中心法则的全部内容包括________的复制；以及 遗传信息在不同分子之间的流动，即：____________。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从 预期蛋白质功能出发，通过________和________，进而确定相 对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得 蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
(4)利用β－半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达的意义 是将胰岛素肽链上的蛋白酶切割位点隐藏在β－半乳糖苷酶内 部，从而防止胰岛素A链或B链被大肠杆菌体内的蛋白酶降 解。
(5)根据溴化氰的作用特点可知，溴化氰可将β－半乳糖苷 酶切成多个肽段，但不会切割胰岛素A、B链，这与肽链中含 有的甲硫氨酸数量有关。
[解析] (1)由题干信息可知改造蛋白质的功能，可通过改 变蛋白质的结构实现。
(2)依据蛋白质工程的定义及题中信息可知获得P1基因的途 径有修饰现有(P)基因或合成新(P1)基因。中心法则的全部内容 包括：DNA的复制、RNA的复制、转录、逆转录和翻译。
[解析] (1)完整的基因表达载体应包含目的基因、启动 子、终止子、标记基因等，图1中没有标注出终止子。
(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，可驱动转录 出mRNA；氨苄青霉素抗性基因属于标记基因，可利用含氨苄 青霉素的培养基筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。
(3)构建基因表达载体需用限制酶分别切割目的基因和质 粒，再用DNA连接酶将两者连接形成重组质粒。
成才之路 ·生物
人教版 ·选修3
人教版·高中生物·选修3·专题1·基因工程(高三复习课件)
（2）动物细胞 显微注射法 （3）微生物细胞 Ca2+处理法（制备感受态细胞）
农杆菌转化法 原理：植物受损伤—细胞分泌酚类物质—吸引农杆菌—Ti质 粒上的T-DNA可转移到受体细胞中并整合到细胞DNA上
三、基因工程的基本流程 4、目的基因的检测和鉴定
检测目的基因是否插入受体DNA中 DNA分子杂交（Southern杂交） 检测目的基因是否转录 分子杂交（Northern杂交）
识别CCCGGG，并在C与G间切开
平末端
二、基因工程的基本工具 2、DNA连接酶
将DNA片段拼接成新的DNA分子，连接磷酸二酯键 E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 只能连接粘性末端 既连接粘性末端又连接平末端
3、运载体 质粒
自我复制、多个酶切位点、标记基因等
λ噬菌体衍生物、动植物病毒等
三、基因工程的基本流程 1、目的基因的获取
A.变性过程中被切断的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可 利用解旋酶实现 B.复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠碱基互补配对原 则完成 C.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸 D.PCR与细胞内DNA复制相 比所需要酶的最适温度较高
3.蛋白质工程在实施中最大的难题是( ) A.生产的蛋白质无法应用 B.发展前景太窄 C.对于大多数蛋白质的高级结构不清楚 D.无法人工合成目的基因 4.下列不可能作为基因工程受体细胞的是( ) A.动物的受精卵细胞 B.人的神经细胞 C.大肠杆菌细胞 D.酵母菌细胞 5.将一个目的基因放入PCR扩增仪中,其他条件都具 备的条件下循环30次,合成的目的基因个数为( ) A.30 B.60 C.229 D.230
8.质粒是基因工程常用的载体,它的特点是(
)
人教版高中生物选修三专题1《基因工程》ppt专题复习课件
• 解析 (1)①依据图解特点，第四轮循环产物中可以得 到16个DNA分子，其中有16个含引物B的单链、15个 含引物A的单链，以及一个不含引物A的模板链。②从 图解原DNA的引物A、B的比例关系分析，经三次复制 后开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)比 较第一组引物的碱基顺序，可以发现引物Ⅰ与引物Ⅱ 有两对碱基能发生互补配对，形成局部双链结构而失 效；而第二组引物中，引物Ⅰ′折叠后会发生碱基互 补配对而导致失效。(3)在PCR反应体系中，引物首先 与模板DNA单链互补配对形成局部双链DNA片段，然 后在DNA聚合酶的作用下将单个脱氧核苷酸依次连接 到引物链上。(4)分析本小题中图解可知，用EcoR V切 割
• 考情分析 基因工程是高考中的一个常考考点，主要 考查工具酶和载体的功能、基因工程操作的基本步骤 和各个步骤中的一些关键操作、基因工程的应用等。 考查基因工程，既可以单独考查，也可以与遗传、变 异和蛋白质工程等知识结合起来综合考查。考题中有 时会出现基因工程的相关图解，可以是基因工程的整 个操作过程示意图，也可以只是基因工程中某个操作 步骤的示意图。对图解的识别是解答这类试题的关键 之一。
• 三、听英语课要注重实践
• 英语课老师往往讲得不太多，在大部分的时间里，进行的师生之间、学生之间的大量语言实践练习。因此，要上好英语课，就应积极参加语言实践活 动，珍惜课堂上的每一个练习机会。
2019/7/31
最新中小学教学课件
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2019/7/31
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23
合成的药物蛋白与天 基因表达
然蛋白质相同
受体细胞
动物的受精卵
工程菌 细菌或酵母菌等生物基因 的结构与人类基因的结构 有较大差异 细菌细胞内没有内质网、 高尔基体等细胞器，产生 的药物蛋白可能没有活性
高二生物人教版选修三 基因工程专题复习课件 (共27张PPT)
PCR技术
“√”，若不选用该引物则划“×”）。
检测鉴定
（3）研究者进一步将含有新蛋白A基因的重组质粒和______分别导入大肠杆菌，提取培养液中 实验设计
的蛋白质，用______方法检测并比较三组受体菌蛋白A的表达产物，判断新蛋白A基因表达效率 是否提高。为检测表达产物的生物活性，研究者将上述各组表达产物加入到长满了植物病菌的
四个步骤
例题3.
D
载体的共同特点
• 能在细胞中稳定保存并大量复制； • 含有多个限制酶切点，以便与外源基因连接； • 含有便于筛选的标记基因（一般为各种抗性基因，
如抗氨苄青霉素基因）； • 能启动外源目的基因的转录和翻译。
例题4. 为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出
花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入
小结
基 因 工 程
（4）作为微生物农药，喷洒蛋白A基因的发酵产物而不是转蛋白A基因的 大肠杆菌，其优点是_________。
研究背景
萝卜的蛋白A具有广泛的抗植物病菌作用，而且对人体没有影响。我国科学家欲 获得高效表达蛋白A的转基因大肠杆菌作为微生物农药，做了相关研究。
基因工程
（1）研究者用相同的________处理蛋白A基因和pET质粒，得到重组质粒，再将重组质粒置于 经_________处理的大肠杆菌细胞悬液中，获得转基因大肠杆菌。
而且对人体没有影响。我国科学家欲获得高效表达蛋白 A的转基因大肠杆菌作为微生物农药，做了相关研究。
（1）研究者用相同的___________处理蛋白A基因和 pET质粒，得到重组质粒，再将重组质粒置于经 _________处理的大肠杆菌细胞悬液中，获得转基因大 肠杆菌。
检测发现，转入的蛋白A基因在大肠杆菌细胞中表 达效率很低，研究者推测不同生物对密码子具有不同的 偏好，因而设计了与蛋白A基因结合的两对引物（引物B 和C中都替换了一个碱基），并按图2方式依次进行4次 PCR扩增，以得到新的蛋白A基因。
人教版高中生物选修(三)-专题1《基因工程》专题复习 课件 (共74张PPT)
基因工程专题复习
一、基因工程的基本操作工具
１. 基因工程的概念 这种技术是在生物体外，通过对 DNA分子进行人工“剪切”和 “拼接”，对生物的基因进行改 造和重新组合，然后导入受体细 胞内进行无性繁殖，使重组基因 在受体细胞内表达，产生出人类 所需要的基因产物。
“分子手术刀” ——限制酶
1、来源： 主要是从原核生物中分离纯化出来的一
解旋酶
DNA 分子
作用 部位
磷酸二 酯键
磷酸二 酯键
将双链DNA片 段“缝合” 起来，恢复 被限制酶切 开了的两个 核苷酸之间 的磷酸二酯 键 形成重组DNA 分子
磷酸二 酯键
碱基对间 的氢键
切割目的基因及载体， 能专一性识别双链DNA 分子的某种特定的核 作用 苷酸序列，并且使每 特点 一条链中特定部位的 两个核苷酸之间的磷 酸二酯键断开 作用 形成黏性末端或平末 结果 端
2. 载体的种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 3. 常用的载体： 质粒
提醒 ①一般来说，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目的和需要，对某些天然的载体进行 人工改造。 ②常见的标记基因有抗生素抗性基因、产生特定颜色的表 达产物基因、发光基因等。 ③作为载体必须具有一个至多个限制酶切点，而且每种酶 的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点，若 载体上有一个以上的酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段， 若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自主复 制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把 环打开接纳外源DNA片段，又不会丢失自己的片段。 ④注意与细胞膜上载体的区别，两者的化学本质和作用都 不相同。 ⑤质粒能自我复制，既可在自身细胞、受体细胞内，也可 在体外。
“分子缝合针” —ＤＮＡ连接酶
一、基因工程的基本操作工具
１. 基因工程的概念 这种技术是在生物体外，通过对 DNA分子进行人工“剪切”和 “拼接”，对生物的基因进行改 造和重新组合，然后导入受体细 胞内进行无性繁殖，使重组基因 在受体细胞内表达，产生出人类 所需要的基因产物。
“分子手术刀” ——限制酶
1、来源： 主要是从原核生物中分离纯化出来的一
解旋酶
DNA 分子
作用 部位
磷酸二 酯键
磷酸二 酯键
将双链DNA片 段“缝合” 起来，恢复 被限制酶切 开了的两个 核苷酸之间 的磷酸二酯 键 形成重组DNA 分子
磷酸二 酯键
碱基对间 的氢键
切割目的基因及载体， 能专一性识别双链DNA 分子的某种特定的核 作用 苷酸序列，并且使每 特点 一条链中特定部位的 两个核苷酸之间的磷 酸二酯键断开 作用 形成黏性末端或平末 结果 端
2. 载体的种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 3. 常用的载体： 质粒
提醒 ①一般来说，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目的和需要，对某些天然的载体进行 人工改造。 ②常见的标记基因有抗生素抗性基因、产生特定颜色的表 达产物基因、发光基因等。 ③作为载体必须具有一个至多个限制酶切点，而且每种酶 的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点，若 载体上有一个以上的酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段， 若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自主复 制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把 环打开接纳外源DNA片段，又不会丢失自己的片段。 ④注意与细胞膜上载体的区别，两者的化学本质和作用都 不相同。 ⑤质粒能自我复制，既可在自身细胞、受体细胞内，也可 在体外。
“分子缝合针” —ＤＮＡ连接酶
2018学年高中生物选修三课件 专题1 基因工程 专题1 1.3
将 导与 入植 矮物 牵牛 ____花__青__素__代__谢__有__关__的__基__因_____―获―得→转基因矮牵牛
[合作探讨] 探讨1：转基因抗虫棉的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？抗虫棉能
抗病毒、细菌、真菌吗？ 提示：Bt 毒蛋白基因，是从苏云金芽孢杆菌体内提取出来的。不能，因为
抗虫基因具有专一性。 探讨2：从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比，在害虫防
【答案】 D
动物基因工程、基因工程药物和基因治疗
(一)动物基因工程及基因工程药物
1.动物基因工程应用的几个方面
项目 应用
基因来源或处理
提高动物的 生长速度
外源_生__长__激__素___基因
成果 转基因绵羊、转基因鲤鱼
改善畜产 品的品质
__肠__乳__糖__酶__基因
转基因牛分泌的乳汁中乳 糖含量少
3．继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得 了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成 人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题：
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是_____________。 (2) 进 行 基 因 转 移 时 ， 通 常 要 将 外 源 基 因 转 入 ________ 中 ， 原 因 是 ___________________________________________________________________。 (3)通常采用____________技术检测外源基因是否插入到小鼠的基因组。 (4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的________细胞中特异 表达。
当
知
堂
识
即
点
[合作探讨] 探讨1：转基因抗虫棉的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？抗虫棉能
抗病毒、细菌、真菌吗？ 提示：Bt 毒蛋白基因，是从苏云金芽孢杆菌体内提取出来的。不能，因为
抗虫基因具有专一性。 探讨2：从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比，在害虫防
【答案】 D
动物基因工程、基因工程药物和基因治疗
(一)动物基因工程及基因工程药物
1.动物基因工程应用的几个方面
项目 应用
基因来源或处理
提高动物的 生长速度
外源_生__长__激__素___基因
成果 转基因绵羊、转基因鲤鱼
改善畜产 品的品质
__肠__乳__糖__酶__基因
转基因牛分泌的乳汁中乳 糖含量少
3．继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得 了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成 人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题：
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是_____________。 (2) 进 行 基 因 转 移 时 ， 通 常 要 将 外 源 基 因 转 入 ________ 中 ， 原 因 是 ___________________________________________________________________。 (3)通常采用____________技术检测外源基因是否插入到小鼠的基因组。 (4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的________细胞中特异 表达。
当
知
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识
即
点
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• 4．(2015·全国卷Ⅱ，40)已知生物体内有一 种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由 305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝 氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙 氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能， 而且具有了酶的催化活性。回答下列问题： • (1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能， 可以考虑对蛋白质的________进行改造。
• [答案] (1)终止子 • (2)RNA聚合 作为标记基因，将含有重组质 粒的大肠杆菌筛选出来 • (3)限制酶和DNA连接酶 • (4)防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解 • (5)β－半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛 素A、B链中不含甲硫氨酸 • (6)至少2个 两条肽链的一端各有一个游离的 氨基，氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基
• (4)利用β－半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融 合表达的意义是将胰岛素肽链上的蛋白酶切 割位点隐藏在β－半乳糖苷酶内部，从而防止 胰岛素A链或B链被大肠杆菌体内的蛋白酶降 解。 • (5)根据溴化氰的作用特点可知，溴化氰可将β －半乳糖苷酶切成多个肽段，但不会切割胰 岛素A、B链，这与肽链中含有的甲硫氨酸数 量有关。 • (6)由于每条肽链的一端都含有一个游离的氨 基，所以蛋白质分子中游离氨基的数量＝肽 链数＋R基上游离氨基数，故可推测胰岛素
• (3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见， 但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象 的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部 分________细胞，降低了患者免疫系统的防 卫功能。 • (4)人的免疫系统有________癌细胞的功能。 艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性 肿瘤。
• [解析] (1)因为HIV为逆转录病毒，所以提取 HIV中的RNA，获得目的基因，以RNA作为模 板，在逆转录酶的作用下合成DNA获取该目 的基因。 • (2)目的蛋白作为抗原入机体后，可启动机体 的体液免疫，通过浆细胞产生抗体，而此抗 体可与目的蛋白抗原结合。利用上述原理可 检测受试者血清中是否含有HIV。 • (3)HIV致病的机理是HIV主要感染和破坏了患 者的部分T细胞，降低了患者的体液免疫和细 胞免疫。 • (4)人的免疫系统有监控和清除癌细胞的功能。
• [解析] (1)完整的基因表达载体应包含目的 基因、启动子、终止子、标记基因等，图1中 没有标注出终止子。 • (2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位， 可驱动转录出mRNA；氨苄青霉素抗性基因属 于标记基因，可利用含氨苄青霉素的培养基 筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。 • (3)构建基因表达载体需用限制酶分别切割目 的基因和质粒，再用DNA连接酶将两者连接 形成重组质粒。
成才之路 ·生物
人教版 ·选修3
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
专题一
基因工程
专题一
专题归纳
1
知 识 回 顾
2
高 考 体 验知识回顾 Nhomakorabea 高考体验
• 1．(2015·重庆卷，6)下列有关人胰岛素基因 表达载体的叙述，正确的是( ) • A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞 mRNA反转录获得 • B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启 动于复制原(起)点 • C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的 受体细胞筛选出来 • D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转 录中起作用
• (2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有 修饰________基因或合成________基因。所 获得的基因表达是遵循中心法则的，中心法 则的全部内容包括________的复制；以及遗 传信息在不同分子之间的流动，即： ____________。 • (3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其 基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过 ________和________，进而确定相对应的脱 氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、 纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生 物________进行鉴定。
• (3)构建基因表达载体时必需的工具酶有 ________。 • (4)β－半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表 达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐 藏在内部，其意义在于________。 • (5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽 键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完 整的A链或B链，且β－半乳糖苷酶被切成多个 肽段，这是因为________。 • (6)根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛 素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结 果是________，理由是________。
• [解析] 由于人肝细胞中胰岛素基因不能表达， 所以无法利用肝细胞mRNA反转录获得胰岛素 基因，A项错误；表达载体的复制启动于复制 原点，胰岛素基因的转录启动于启动子，B项 错误；抗生素基因是标记基因，作用是检测 受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有 胰岛素基因的受体细胞筛选出来，C项正确； 启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，是 转录的起点，而终止密码子位于mRNA上，在 翻译中起作用，D项错误。 • [答案] C
• 2．(2015·全国卷Ⅰ，40)HIV属于逆转录病毒， 是艾滋病的病原体。回答下列问题： • (1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋 白)时，可先提取HIV中的________，以其作 为模板，在________的作用下合成________， 获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体， 随后导入受体细胞。 • (2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋 白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可 与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________， 该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV， 检测的原理是________。
• 3．(2015·江苏卷，32)胰岛素A、B链分别表 达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法 所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌 作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋 白A、B分别表示β－半乳糖苷酶与胰岛素A、 B链融合的蛋白)。请回答下列问题：
图1
图2
• (1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结 构是________。 • (2)图1中启动子是________酶识别和结合的部 位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄 青霉素抗性基因的作用是________。