2019届一轮复习人教版 第35讲基因工程 课件
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基因工程一轮复习公开课PPT课件
百分之一。
要对天然质粒进行人工改造
作为载体必须具备哪些条件？
1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；
2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因 连接；
3、具有某些标记基因，便于进行筛选。 （如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色 反应的基因等 ）
4、对受体细胞无害
原核细胞的基因结构(补充内容）
非编码区 编码区上游
切点：磷酸二酯键
举例：EcoRI限制酶能识别 GAATTC序列，并 在G和A之间切开 （黏性末端）
SmaI限制酶能识别 GGGCCC序列，并 在G和C之间切开 （平末端）
限制酶所识别的序列有什么特点
限制酶所识别的序列，无论是6个碱 基还是4个碱基，都可以找到一条中 心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的 碱基是反向对称重复排列的。
➢退火：冷却至55～60℃ 变性 部分引物与模板的单链 DNA的特定互补部位相配 对和结合
PCR技术
原理： DNA复制 前提：
一段已知目的基因的核苷酸序列 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
方式：以_指__数__方式扩增，
PCR扩增仪
即_2_n__（n为扩增循环的次数）
过程 变性、退火、延伸三步曲
➢变性：加热至90～95℃ 双链D的基因
PCR——聚合酶链式反应 是一项生物体外复制特定DNA片
段的核酸合成技术。通过此技术，可 获取大量的目的基因。
外显子 内含子
真核 细胞
的
编码区 外显子：能编码蛋白质的序列 内含子：不能编码蛋白质的序列
基因
结构 非编码区 ：有调控作用,上游有启动子，下
游有终止子
非编码序列： 包括非编码区和内含子
要对天然质粒进行人工改造
作为载体必须具备哪些条件？
1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；
2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因 连接；
3、具有某些标记基因，便于进行筛选。 （如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色 反应的基因等 ）
4、对受体细胞无害
原核细胞的基因结构(补充内容）
非编码区 编码区上游
切点：磷酸二酯键
举例：EcoRI限制酶能识别 GAATTC序列，并 在G和A之间切开 （黏性末端）
SmaI限制酶能识别 GGGCCC序列，并 在G和C之间切开 （平末端）
限制酶所识别的序列有什么特点
限制酶所识别的序列，无论是6个碱 基还是4个碱基，都可以找到一条中 心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的 碱基是反向对称重复排列的。
➢退火：冷却至55～60℃ 变性 部分引物与模板的单链 DNA的特定互补部位相配 对和结合
PCR技术
原理： DNA复制 前提：
一段已知目的基因的核苷酸序列 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
方式：以_指__数__方式扩增，
PCR扩增仪
即_2_n__（n为扩增循环的次数）
过程 变性、退火、延伸三步曲
➢变性：加热至90～95℃ 双链D的基因
PCR——聚合酶链式反应 是一项生物体外复制特定DNA片
段的核酸合成技术。通过此技术，可 获取大量的目的基因。
外显子 内含子
真核 细胞
的
编码区 外显子：能编码蛋白质的序列 内含子：不能编码蛋白质的序列
基因
结构 非编码区 ：有调控作用,上游有启动子，下
游有终止子
非编码序列： 包括非编码区和内含子
全国2019版版高考生物一轮复习第35讲基因工程课件
②类型
③DNA 连接酶和限制酶的关系
(3)载体 ①载体的作用：携带外源 DNA 片段进入受体细胞。 ②常用载体： 质粒 。其他载体：λ 噬菌体衍生物、 动植物病毒 等。
③质粒
a．概念：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌 拟核 DNA 之外，并具有自我复制能力的很小的双链 环状 DNA 分子。
基因表达。
②基因枪法：适用于 单子叶植物 ，成本较高。 ③花粉管通道法：将目的基因通过 花粉管通道
导入受体细胞，十分简便经济。
(2)目的基因导入动物细胞 ①方法： 显微注射 技术。 ②受体细胞：动物的 受精卵 。
③操作过程：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 经 胚 胎 早 期 培 养 后 ， 移植 到 雌 性 动 物
4．基因治疗 (1)方法：把 正常基因 导入病人体内，使该基因的表 达产物发挥功能。
(2)效果：治疗 遗传病 的最有效的手段。 (3)分类： 体内基因治疗 和体外基因治疗。
四、蛋白质工程
1．概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及
其与生物功能的关系作为基础，通过 基因修饰 或
基因合成 ，对现有蛋白质进行 改造
目的基因两条链 。
原料：四种脱氧核苷酸。 酶：热稳定 DNA 聚合酶 (Taq 酶)。 引物：人工合成的两条 DNA 片段 (引物 1，引物 2)。
⑤PCR 反应过程
⑥方式：指数形式扩增(2n，n 为扩增循环的次数)。 ⑦结果： 短时间内大量扩增目的基因 。 (3)人工合成 ①前提条件：核苷酸序列 已知 ，基因 比较小。 ②方法 a．反转录法：目的基因的 mRNA反―― 转→录
第十单元 现代生物科技专题
2019届 一轮复习人教版 基因工程及其应用 课件
(3)限制酶和DNA连接酶作用的位点相同吗？ 提示：相同，均作用于磷酸二酯键。 (4)若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能 有哪些产物？
提示：产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载
体与运载体结合、目的基因与运载体结合。
(5)运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质相同吗？ 提示：不相同。运载体是小的DNA分子，载体是蛋白质。 (6)基因工程中的运载体具有怎样的特点？ 提示：①能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以保证
解析：自然条件下，基因可通过有性杂交在近缘物种中传 播，从而造成基因污染。 答案：C
提示：运载体
受体细胞
检测与鉴定
限制酶
问题探讨
答案：人的基因之所以能“嫁接”到细菌上是因为人和细 菌的基因有共同的物质基础和结构基础，即人和细菌的基因都 是由脱氧核苷酸组成的，都是具有遗传效应的DNA片段，都是 双螺旋结构，因而具备各种技术后就能把人的基因与细菌的
3．基本操作步骤
4．互动交流 (1)DNA 解旋酶和限制酶都作用于 DNA ，试分析这两种酶 的作用部位相同吗？ 提示：不相同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限
制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。
(2)切割运载体和目的基因用同一种限制酶的原因。 提示：因为只有用同一种限制酶才能切割出相同的黏性末 端，利于目的基因与运载体结合。
C．①④
D．②③
解析：要使目的基因与对应的运载体重组，需要用同一种 限制酶切割，然后用DNA连接酶把目的基因与对应的运载体连 接起来。 答案：A
知识点二 基因工程的应用及转基因生物 和转基因食品的安全性
转基因技术已经在生产中有了广泛的应用，对其安全性也
存在着争议，阅读教材内容，完成对下列问题的思考。
2019届一轮复习人教版 基因工程 课件
图(c) (3)DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接起来的酶， 常见的有 ________________和________________，其中既能连接黏性 末端又能连接平末端的是______________。
解析
返回
突破点(二) 基因工程的基本操作程序
02
返回
01 基础回顾
完成情况
1．PCR 技术的原理和反应过程 (1)PCR 原理
返回
图(b) 根据基因工程的有关知识，回答下列问题： (1)经 BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被 ________酶切后的产物连接，理由是____________。 解析
返回
(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、 乙、 丙三种含 有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能 在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的 原因是___________________________________________。
2.载体上标记基因的标记原理 载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。 目的 基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。 当含有 抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后， 抗性基因在受体细 胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细 胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的 受体细胞，原理如图所示：
0 归纳拓展 3
完成情况
返回
1．与 DNA 有关的酶的比较
限制酶 DNA连接酶 DNA 分子片段 磷酸 二酯键 形成重组 DNA分子 DNA聚合酶 脱氧 核苷酸 磷酸 二酯键 新的 DNA分子 解旋酶
比较 项目 作用 底物 作用 部位 形成 产物
DNA分子 磷酸 二酯键 黏性末端 或平末端
【学海导航】高考生物一轮总复习 第35讲 基因工程名师精编课件 新人教版选修3
2．概念分析
3.基因工程的理论基础 基因拼接的理论基础：以DNA做遗传物质的生物，其基 因是具有遗传效应的DNA片段，DNA均为双螺旋结构。 基因表达的理论基础：基因的复制、转录、翻译都遵守 碱基互配对原则，在翻译过程中所有生物都共用一套遗传密 码。
【例1】下列叙述符合基因工程概念的是( B ) A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋 巴细胞中的抗体基因 B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获 得能产生人干扰素的菌株 C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选 获得青霉素高产菌株 D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整 合到细菌DNA上
3．通过PCR技术扩增目的基因。 目的：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。
二、基因表达载体的构建 1．基因表达载体组成(如下图)
(1)启动子、终止子：是基因转录的起点和终点，在 转录过程中起调控作用。
(2)标记基因：作用是为了鉴别受体细胞中是否含有 目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗 生素抗性基因。
(4)反转录作用的模板是______________________， 产物是________________。若要在体外获得大量反转录产 物，常采用______________技术。
(5)基因工程中除质粒外，____________和 ____________也可作为运载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能 直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是 ________________________________。
(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中 构建新的胰岛素模型的主要依据是 __________________________________________________ ____________________。
基因工程一轮复习课件
基因工程一轮复习 优秀课件
目录
• 基因工程概述 • 基因工程的基本技术 • 基因工程实验操作流程 • 基因工程伦理与法规 • 基因工程前沿进展与展望 • 复习题与思考题
01
基因工程概述
基因工程的定义
01
基因工程是指通过人工操作，将 外源基因导入到受体细胞中，实 现基因重组和表达的技术。
02
基因工程的核心技术包括基因克 隆、载体构建、基因表达和基因 编辑等。
基因编辑技术包括ZFNs、TALENs和 CRISPR-Cas9等手段，具有高效、精 准和安全等优点。
03
基因工程实验操作流 程
实验准备
实验材料
准备所需的实验材料，如DNA 片段、载体、酶等。
实验设备
检查所需的实验设备，如PCR 仪、电泳仪、离心机等，确保 其正常运行。
实验试剂
配制所需的实验试剂，如缓冲 液、洗涤液等，并确保其质量 和浓度符合要求。
基因工程的发展历程
1970年代
基因工程的萌芽阶段， 科学家开始探索基因重
组技术。
1980年代
基因工程的初步发展阶 段，实现了外源基因在
大肠杆菌中的表达。
1990年代
基因工程的快速发展阶 段，实现了哺乳动物细 胞和植物细胞的基因转
移和表达。
21世纪
基因工程的广泛应用阶 段，涉及医药、农业、
工业和环保等领域。
实验设计
根据实验目的和要求，设计合 理的实验方案和操作步骤。
基因克隆实验
基因片段的获取
通过PCR、酶切等方法获取目的基因片段。
克隆筛选
通过菌落PCR、酶切等方法筛选阳性克隆。
载体构建
将目的基因片段连接到载体上，形成重组 DNA分子。
目录
• 基因工程概述 • 基因工程的基本技术 • 基因工程实验操作流程 • 基因工程伦理与法规 • 基因工程前沿进展与展望 • 复习题与思考题
01
基因工程概述
基因工程的定义
01
基因工程是指通过人工操作，将 外源基因导入到受体细胞中，实 现基因重组和表达的技术。
02
基因工程的核心技术包括基因克 隆、载体构建、基因表达和基因 编辑等。
基因编辑技术包括ZFNs、TALENs和 CRISPR-Cas9等手段，具有高效、精 准和安全等优点。
03
基因工程实验操作流 程
实验准备
实验材料
准备所需的实验材料，如DNA 片段、载体、酶等。
实验设备
检查所需的实验设备，如PCR 仪、电泳仪、离心机等，确保 其正常运行。
实验试剂
配制所需的实验试剂，如缓冲 液、洗涤液等，并确保其质量 和浓度符合要求。
基因工程的发展历程
1970年代
基因工程的萌芽阶段， 科学家开始探索基因重
组技术。
1980年代
基因工程的初步发展阶 段，实现了外源基因在
大肠杆菌中的表达。
1990年代
基因工程的快速发展阶 段，实现了哺乳动物细 胞和植物细胞的基因转
移和表达。
21世纪
基因工程的广泛应用阶 段，涉及医药、农业、
工业和环保等领域。
实验设计
根据实验目的和要求，设计合 理的实验方案和操作步骤。
基因克隆实验
基因片段的获取
通过PCR、酶切等方法获取目的基因片段。
克隆筛选
通过菌落PCR、酶切等方法筛选阳性克隆。
载体构建
将目的基因片段连接到载体上，形成重组 DNA分子。
高考生物一轮复习第35讲基因工程习题课件高三全册生物课件
12/9/2021
(4)转基因植物存在一定的安全性问题，为避免 Bt 毒蛋 白基因通过花粉传播进入其他植物，一般将 Bt 毒蛋白基因 转入棉花细胞的______叶__绿__体______(填“细胞核”或“叶绿 体”)。
12/9/2021
解析 (1)在该基因工程中，Bt 毒蛋白基因属于目的基 因，离体棉花叶肉细胞属非选择题 6．下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图 回答下列问题。
12/9/2021
(1)若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC—，限制 酶Ⅱ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，那么在①过程 中，应用限制酶___Ⅱ_____切割质粒，用限制酶_Ⅰ__(_Ⅰ__和__Ⅱ__) 切割抗虫基因。①过程在___体__外___(填“体内”或“体外”) 进行。
12/9/2021
(4)将 T0 代植株上收获的种子种植成 T1 代株系，检测 各单株的潮霉素抗性。若少数 T1 代株系的所有植株都表现 为对潮霉素敏感，但其体内能检测到铁结合蛋白基因，造 成这一结果最可能的原因是______潮__霉__素__抗__性__基__因_____ ____没__有__表__达__(_或_潮__霉__素__抗__性__基__因__丢__失__等__)________。
12/9/2021
解析 (1)分析流程图可知①是逆转录过程。 (2)构建 A 基因重组载体时，首先需用限制性核酸内切 酶切割含有 A 基因的外源 DNA 分子和运载体，再用 DNA 连接酶连接 A 基因和运载体形成 A 基因重组载体。重组载 体的结构包括目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制 原点等。 (3)要检测目的基因是否进入受体细胞，常用的是 DNA 分子杂交法，检测目的基因是否表达可用抗原—抗体杂交的 方法。 (4)⑦是动物细胞融合过程，需采用细胞融合技术。
(4)转基因植物存在一定的安全性问题，为避免 Bt 毒蛋 白基因通过花粉传播进入其他植物，一般将 Bt 毒蛋白基因 转入棉花细胞的______叶__绿__体______(填“细胞核”或“叶绿 体”)。
12/9/2021
解析 (1)在该基因工程中，Bt 毒蛋白基因属于目的基 因，离体棉花叶肉细胞属非选择题 6．下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图 回答下列问题。
12/9/2021
(1)若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC—，限制 酶Ⅱ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，那么在①过程 中，应用限制酶___Ⅱ_____切割质粒，用限制酶_Ⅰ__(_Ⅰ__和__Ⅱ__) 切割抗虫基因。①过程在___体__外___(填“体内”或“体外”) 进行。
12/9/2021
(4)将 T0 代植株上收获的种子种植成 T1 代株系，检测 各单株的潮霉素抗性。若少数 T1 代株系的所有植株都表现 为对潮霉素敏感，但其体内能检测到铁结合蛋白基因，造 成这一结果最可能的原因是______潮__霉__素__抗__性__基__因_____ ____没__有__表__达__(_或_潮__霉__素__抗__性__基__因__丢__失__等__)________。
12/9/2021
解析 (1)分析流程图可知①是逆转录过程。 (2)构建 A 基因重组载体时，首先需用限制性核酸内切 酶切割含有 A 基因的外源 DNA 分子和运载体，再用 DNA 连接酶连接 A 基因和运载体形成 A 基因重组载体。重组载 体的结构包括目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制 原点等。 (3)要检测目的基因是否进入受体细胞，常用的是 DNA 分子杂交法，检测目的基因是否表达可用抗原—抗体杂交的 方法。 (4)⑦是动物细胞融合过程，需采用细胞融合技术。
人教版高中生物一轮复习课件 基因工程
DNA聚合酶或热稳定 DNA聚合酶(Taq酶)
磷酸二酯键
脱氧核 苷酸
将单个脱氧核苷酸依次 连接到DNA单链末端
DNA(水解)酶
磷酸二酯键
DNA
将DNA片段水解为单个 脱氧核苷酸
解旋酶 RNA聚合酶
碱基对之 间的氢键
磷酸二酯键
DNA
核糖核苷 酸
将双链DNA分子局部解 旋为单链，形成两条长链 将单个核糖核苷酸依次连 接到RNA单链末端
(2)DNA连接酶 ①作用：将限制酶切割下来的DNA片段_拼__接__成__新__ 的DNA分子，恢复被限制酶切开的两个脱氧核苷 酸之间的 磷酸二酯键 。
②类型
常用类型 来源 特点
E·coli DNA连接酶 __大__肠__杆__菌__
只缝合_黏__性__末__端__
T4 DNA连接酶 T4噬菌体
农杆菌转化 法
常用方法 基因枪法、（单子叶）
花粉管通道法 （被子）
动物 _显__微__注__射__法__
微生物
感受态细胞法 (用Ca2＋处理)
受体细胞 体细胞或受精卵
_受__精__卵___
原核细胞
组织培养
将目的基因插入Ti质 将含有目的基因的 Ca2＋处理细胞→_感_
粒的T－DNA 上→转 表达载体提纯→取 受态 细胞→重组 转化 入 农杆菌 →导入植 卵(受精卵)→显微注 表达载体DNA分子
第33讲
基因工程
【目标要求】
1.基因工程的诞生。 2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)。 3.基因工程的应用。 4.蛋白质工程。 5.实验：DNA的粗提取与鉴定。
考点一 基因工程的操作工具
考点二 基因工程的基本操作程序
2019届 一轮复习人教版 基因工程的应用 课件
由于缺少内质网、高尔 基体等细胞器，合成的 基因产物 与天然蛋白质完全相同 蛋白质可能不存在生物 活性 产物提取 存在乳汁中，易于提取 生产设备 从细胞中提取分离，相 对复杂
①农业生产，②提纯设 ①工业生产，②精良的 备，③成本低 生产设备，③成本高
【特别提醒】(1)膀胱生物反应器比乳腺生物反应器更具有 优势，因为尿液的形成不受动物性别、生长发育时期的限制， 所以产量更高。 (2)利用动物乳腺反应器技术时，受体细胞应为受精卵，并
意义
减少 化学农药 的使用，降低生产成本，减
少环境污染，降低对人体健康的危害
2.其他抗逆转基因植物 (1)抗逆基因：调节 细胞渗透压 的基因，提高农作物的抗 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。
1．抗虫转基因植物能杀灭害虫，与农药防治相比有很多优
点，但与生物防治相比存在哪些缺点？
提示： 抗虫转基因植物对害虫进行了定向选择，使含抗性 基因的害虫个体得到保留，并大量繁殖，害虫有再度大爆发的 可能；而生物防治会使害虫数量长期被控制在较低水平。
二、动物基因工程的前景 1．动物基因工程应用的几个方面 项目 基因来源或处理 应用
从某些生物中分离出具 方法 有 杀虫活性的基因 ， 将其导入作物中 Bt毒蛋白基因、蛋白酶 ______ 基因种 抑制剂基因、 淀粉酶 抑 类 制剂基因、植物凝集素 基因等
类型
项目
抗虫转基因植物
抗病转基因植物 抗烟草花叶病毒的转
成果
转基因抗虫棉、转 基因抗虫水稻等
基因烟草、抗病毒的 转基因小麦、甜椒、 番茄等
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： (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是 _______________________________________________。
相关主题
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环状 DNA 分子。
b．特点：能自我复制；有一个至多个 限制酶切位点 ； 有特殊 标记基因 ，供重组 DNA 的鉴定和选择。
二、基因工程的基本操片段，导入受体菌的群体中 储存 ，各个受体菌分 别)。
人们的愿望 基因工程是指按照 ， 进行严格的设 计，并通过 体外 DNA 重组 和转基因等技术，赋予生物以
新的
遗传特性 生物类型
，从而创造出更符合人们需要的新的 和生物产品。由于基因工程是在
水平上进行设计和施工的，因此又叫 做 DNA 重组技术 。
DNA 分子
2．DNA 重组技术的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(简称：
选修3 现代生物科技专题 第十单元 现代生物科技专题
第35讲 基因工程
[考纲明细] 1.基因工程的诞生(Ⅰ) 2.基因工程的原理及技术(含 PCR 技术)(Ⅱ) 3.基因工程的应用(Ⅱ) 4.蛋白质工程(Ⅰ) 实验：DNA 的粗提取与鉴定
板块一 知识· 自主梳理
一、基因工程的概念及基本工具 1．基因工程的概念
推测 b．化学合成法：蛋白质的氨基酸序列――→
mRNA
推测 的核苷酸序列――→
目的基因 的核苷酸
化学 序列――→目的基因 合成
2．基因表达载体的构建——基因工程的核心 (1)操作目的
稳定存在 使目的基因在受体细胞中 ， 并且可以 遗传 给下一代，同时，使目的基因能够 表达 和发
挥作用。
(2)组成
基因表达。
单子叶植物 ，成本较高。 ③花粉管通道法：将目的基因通过 花粉管通道
②基因枪法：适用于 导入受体细胞，十分简便经济。 (2)目的基因导入动物细胞 ①方法：
显微注射
②受体细胞：动物的
技术。 受精卵
。
目的基因的表达载体 ③操作过程：将含有 显微注射 纯―→取卵 ( 受精卵 )―→
移植 受精卵经胚胎早期培养后， 输卵管或子宫内 的 ―→获得具有
③构建过程
(2)利用 PCR 技术扩增目的基因 ①PCR 含义：是一项在生物体外 复制特定 DNA 片段 的核酸合成技术。 ②PCR 原理：DNA 双链复制 。 ③前提条件：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 。
④要求 模板：
目的基因两条链 。
原料：四种脱氧核苷酸。 酶：热稳定 DNA 聚合酶 (Taq 酶)。 引物：人工合成的两条
提 ―→
到雌性动物 新性状 的动
物。
(3)目的基因导入微生物细胞 ①转化方法
2＋ Ca a．用 处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环 境中 DNA 分子的生理状态(这种细胞称为 感受态细胞 )。
b．感受态细胞吸收 重组表达载体 DNA 分子 。 ②受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。 ③原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、 遗传物质相对较少 等。
(3)构建过程
3．将目的基因导入受体细胞 (1)目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 ① ：最常用的方法。 a．受体细胞：植物
体细胞
或受精卵。
DNA b．操作过程：将目的基因插入 Ti 质粒的 T上―→转入 农杆菌 ―→导入 植物细胞 ―→TDNA 上的目的基因整合到 受体细胞的染色体 DNA 上―→目的
4．目的基因的检测与鉴定
(1)不论是复制水平、转录水平还是翻译水平的检测， 都是在 体外 进行的。 (2)在 DNA 分子、mRNA 分子上检测目的基因是否插 入、目的基因是否转录时，用的探针都是 放射性同位素 等标记的含有
目的基因
的 DNA 片段。
三、基因工程的应用 1．转基因植物 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如 抗除草剂、抗虫、抗病、 抗干旱 和抗盐碱等)，以及改 良
DNA 片段 (引物 1，引物 2)。
⑤PCR 反应过程
⑥方式：指数形式扩增(2n，n 为扩增循环的次数)。 ⑦结果： 短时间内大量扩增目的基因 。 (3)人工合成 ①前提条件：核苷酸序列 已知 ，基因 比较小。 ②方法 反转录 a．反转录法：目的基因的 mRNA ――→
单链 DNA
合成 ――→双链 DNA(目的基因)
(2)效果：治疗 遗传病 的最有效的手段。 体内基因治疗 (3)分类： 和体外基因治疗。
四、蛋白质工程 1．概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及 其与生物功能的关系作为基础，通过 基因修饰 或
改造 ，对现有蛋白质进行 ，或制 造一种 新的蛋白质 ，以满足人类生产和生活的需求。 基因合成
农作物的品质
和利用植物
生产药物 等方面。
2．转基因动物 动物基因工程在动物品种改良、建立 生物反应器 、 器官移植等方面显示了广阔的应用前景。
3．基因工程药物 (1)来源：转基因的
工程菌
。
(2)成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 (3)作用：用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、 遗传病 、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。 4．基因治疗 (1)方法：把 正常基因 导入病人体内，使该基因的表 达产物发挥功能。
④本质：蛋白质。 (2)DNA 连接酶 ①作用：将限制酶切割下来的 DNA 片段 拼接成新的 DNA 分子 。
②类型
③DNA 连接酶和限制酶的关系
(3)载体 ①载体的作用：携物病毒 等。 。其他载体：λ 噬菌体衍生物、
③质粒 a．概念：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌 拟核 DNA 之外，并具有自我复制能力的很小的双链
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 双 链 DNA 分 子 的 某 种 特 定 的 核苷酸序列 ，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸 之间的 磷酸二酯键 断开。 ③结果：产生
黏性末端
或 平末端 。
例：如下图所示，EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是 —GAATTC— ，切割位点在 G 和 A 之间； SmaⅠ限制酶 识别的碱基序列是 —CCCGGG— ，切割位点在 G 和 C 之间；说明限制酶具有 专一性 。
b．特点：能自我复制；有一个至多个 限制酶切位点 ； 有特殊 标记基因 ，供重组 DNA 的鉴定和选择。
二、基因工程的基本操片段，导入受体菌的群体中 储存 ，各个受体菌分 别)。
人们的愿望 基因工程是指按照 ， 进行严格的设 计，并通过 体外 DNA 重组 和转基因等技术，赋予生物以
新的
遗传特性 生物类型
，从而创造出更符合人们需要的新的 和生物产品。由于基因工程是在
水平上进行设计和施工的，因此又叫 做 DNA 重组技术 。
DNA 分子
2．DNA 重组技术的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(简称：
选修3 现代生物科技专题 第十单元 现代生物科技专题
第35讲 基因工程
[考纲明细] 1.基因工程的诞生(Ⅰ) 2.基因工程的原理及技术(含 PCR 技术)(Ⅱ) 3.基因工程的应用(Ⅱ) 4.蛋白质工程(Ⅰ) 实验：DNA 的粗提取与鉴定
板块一 知识· 自主梳理
一、基因工程的概念及基本工具 1．基因工程的概念
推测 b．化学合成法：蛋白质的氨基酸序列――→
mRNA
推测 的核苷酸序列――→
目的基因 的核苷酸
化学 序列――→目的基因 合成
2．基因表达载体的构建——基因工程的核心 (1)操作目的
稳定存在 使目的基因在受体细胞中 ， 并且可以 遗传 给下一代，同时，使目的基因能够 表达 和发
挥作用。
(2)组成
基因表达。
单子叶植物 ，成本较高。 ③花粉管通道法：将目的基因通过 花粉管通道
②基因枪法：适用于 导入受体细胞，十分简便经济。 (2)目的基因导入动物细胞 ①方法：
显微注射
②受体细胞：动物的
技术。 受精卵
。
目的基因的表达载体 ③操作过程：将含有 显微注射 纯―→取卵 ( 受精卵 )―→
移植 受精卵经胚胎早期培养后， 输卵管或子宫内 的 ―→获得具有
③构建过程
(2)利用 PCR 技术扩增目的基因 ①PCR 含义：是一项在生物体外 复制特定 DNA 片段 的核酸合成技术。 ②PCR 原理：DNA 双链复制 。 ③前提条件：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 。
④要求 模板：
目的基因两条链 。
原料：四种脱氧核苷酸。 酶：热稳定 DNA 聚合酶 (Taq 酶)。 引物：人工合成的两条
提 ―→
到雌性动物 新性状 的动
物。
(3)目的基因导入微生物细胞 ①转化方法
2＋ Ca a．用 处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环 境中 DNA 分子的生理状态(这种细胞称为 感受态细胞 )。
b．感受态细胞吸收 重组表达载体 DNA 分子 。 ②受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。 ③原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、 遗传物质相对较少 等。
(3)构建过程
3．将目的基因导入受体细胞 (1)目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 ① ：最常用的方法。 a．受体细胞：植物
体细胞
或受精卵。
DNA b．操作过程：将目的基因插入 Ti 质粒的 T上―→转入 农杆菌 ―→导入 植物细胞 ―→TDNA 上的目的基因整合到 受体细胞的染色体 DNA 上―→目的
4．目的基因的检测与鉴定
(1)不论是复制水平、转录水平还是翻译水平的检测， 都是在 体外 进行的。 (2)在 DNA 分子、mRNA 分子上检测目的基因是否插 入、目的基因是否转录时，用的探针都是 放射性同位素 等标记的含有
目的基因
的 DNA 片段。
三、基因工程的应用 1．转基因植物 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如 抗除草剂、抗虫、抗病、 抗干旱 和抗盐碱等)，以及改 良
DNA 片段 (引物 1，引物 2)。
⑤PCR 反应过程
⑥方式：指数形式扩增(2n，n 为扩增循环的次数)。 ⑦结果： 短时间内大量扩增目的基因 。 (3)人工合成 ①前提条件：核苷酸序列 已知 ，基因 比较小。 ②方法 反转录 a．反转录法：目的基因的 mRNA ――→
单链 DNA
合成 ――→双链 DNA(目的基因)
(2)效果：治疗 遗传病 的最有效的手段。 体内基因治疗 (3)分类： 和体外基因治疗。
四、蛋白质工程 1．概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及 其与生物功能的关系作为基础，通过 基因修饰 或
改造 ，对现有蛋白质进行 ，或制 造一种 新的蛋白质 ，以满足人类生产和生活的需求。 基因合成
农作物的品质
和利用植物
生产药物 等方面。
2．转基因动物 动物基因工程在动物品种改良、建立 生物反应器 、 器官移植等方面显示了广阔的应用前景。
3．基因工程药物 (1)来源：转基因的
工程菌
。
(2)成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 (3)作用：用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、 遗传病 、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。 4．基因治疗 (1)方法：把 正常基因 导入病人体内，使该基因的表 达产物发挥功能。
④本质：蛋白质。 (2)DNA 连接酶 ①作用：将限制酶切割下来的 DNA 片段 拼接成新的 DNA 分子 。
②类型
③DNA 连接酶和限制酶的关系
(3)载体 ①载体的作用：携物病毒 等。 。其他载体：λ 噬菌体衍生物、
③质粒 a．概念：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌 拟核 DNA 之外，并具有自我复制能力的很小的双链
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 双 链 DNA 分 子 的 某 种 特 定 的 核苷酸序列 ，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸 之间的 磷酸二酯键 断开。 ③结果：产生
黏性末端
或 平末端 。
例：如下图所示，EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是 —GAATTC— ，切割位点在 G 和 A 之间； SmaⅠ限制酶 识别的碱基序列是 —CCCGGG— ，切割位点在 G 和 C 之间；说明限制酶具有 专一性 。