基因工程一轮复习公开课PPT课件
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高三一轮复习：基因工程正式幻灯片PPT
高考总复习.生物
(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表 面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该 毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞 _表__面___无__相__应。的特异性受体 (6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其 目的是降低害虫种群中的____抗__性____基因频率的增长速率。
高考总复习.生物
高三一轮复习：基因工程 正式幻灯片PPT
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高考总复习.生物
基础梳理
归纳整合
一、基因工程的概念
基因工程的别名
操作环境 操作对象 操作水平 基本过程
结果
高考总复习.生物
基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因
DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达
人类需要的基因产物
高考总复习.生物
2.基因工程的基本工具 (1)“分子手术刀”—限—制__性__核__酸___内_ 切酶（限制酶） ①来源：主要是从__原__核___生__物_中分离纯化出来的。 ②功能：能够识别双链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__二断酯开键，因此具有__________性专。一 ③结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形 式：__黏___性__末__端_和______平__末__端。
达到治疗疾病的目的。病人细胞中既有缺陷基因，也有
基因工程一轮复习最新版ppt
噬菌体
小型的环状DNA分子
ห้องสมุดไป่ตู้
动植物病毒
③其他运载体：__________、__________。
高考总复习.生物
概念辨析 1.限制酶切割目的基因后形成的黏性末端是两个。 (否 )
2.温度和酸碱度不会影响DNA连接酶的活性。
(否 )
3.E·coliDNA连接酶既可以连接平末端,又可以连接黏性末端。
（否 ）
(3)最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因 抗原－抗体杂交 生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行_________ 。
个体水平 (4)有时还需进行______________ 的鉴定。如转基因抗虫植
物是否出现抗虫性状。
（典例4）天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用 作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。 研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌， 获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答 下列问题：
2．根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下： G„„CTTAA AATTC„„G 为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用 EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的 特点是 切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同 _________________________________________________________ 。 PCR 技术。 (2)若要在体外获得大量反转录产物，常采用________ 噬菌体 (3)基因工程中除质粒外， ______和 ______ 也可作为运载体。 动植物病毒 (4)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 ________。 未处理的大肠杆菌吸收质粒的
小型的环状DNA分子
ห้องสมุดไป่ตู้
动植物病毒
③其他运载体：__________、__________。
高考总复习.生物
概念辨析 1.限制酶切割目的基因后形成的黏性末端是两个。 (否 )
2.温度和酸碱度不会影响DNA连接酶的活性。
(否 )
3.E·coliDNA连接酶既可以连接平末端,又可以连接黏性末端。
（否 ）
(3)最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因 抗原－抗体杂交 生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行_________ 。
个体水平 (4)有时还需进行______________ 的鉴定。如转基因抗虫植
物是否出现抗虫性状。
（典例4）天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用 作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。 研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌， 获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答 下列问题：
2．根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下： G„„CTTAA AATTC„„G 为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用 EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的 特点是 切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同 _________________________________________________________ 。 PCR 技术。 (2)若要在体外获得大量反转录产物，常采用________ 噬菌体 (3)基因工程中除质粒外， ______和 ______ 也可作为运载体。 动植物病毒 (4)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 ________。 未处理的大肠杆菌吸收质粒的
一轮基因工程ppt课件
过程：
Ca2+处理 大肠杆菌
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
为什么把大肠杆菌处理成
感受态细胞？
感受态细胞 吸收DNA
四、目的基因的检测与鉴定
1、导入检测
目的： 检测转基因生物染色体的DNA上是否 插入了目的基因
方法： DNA分子杂交技术
过程： ①.首先取出转基因生物的基因组DNA ②.将含目的基因的DNA片段用放射性同 位素等作标记,以此做探针。 ③使探针和转基因生物的基因组杂交,若 显示出杂交带,表明目的基因已插入染色 体DNA中
一、基因工程诞生的理论基础 1．基因拼接的理论基础（从结构上分析，为 什么不同生物的DNA能够重组?）
(1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 (2)双链DNA分子都是规则的双螺旋结构。
2．外源基因在受体内表达的理论基础
(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。 (2)遗传信息的传递都遵循中心法则。 (3)生物界共用一套遗传密码。（遗传密码破译）
转化过程:
表
Ti质粒 构建 达
转入
农 杆
导入
植 物
载
目的基因
体菌ຫໍສະໝຸດ 细 胞插入 植物细胞
染色DNA
表达
新 性
状
农杆菌的作用？
3、将目的基因导入微生物细胞
常用法：感受态细胞法（或Ca2+转化法） （用Ca2+处理，增加细菌细胞壁的通透性）
常用受体细胞：大肠杆菌 微生物作受体细胞原因：
繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
②反义基因。即通过产生的mRNA分子，与病 变基因产生的mRNA 进行互补，来阻断非正 常蛋白质的合成。
③自杀基因：即编码可以杀死癌变细胞的蛋 白酶基因。
Ca2+处理 大肠杆菌
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
为什么把大肠杆菌处理成
感受态细胞？
感受态细胞 吸收DNA
四、目的基因的检测与鉴定
1、导入检测
目的： 检测转基因生物染色体的DNA上是否 插入了目的基因
方法： DNA分子杂交技术
过程： ①.首先取出转基因生物的基因组DNA ②.将含目的基因的DNA片段用放射性同 位素等作标记,以此做探针。 ③使探针和转基因生物的基因组杂交,若 显示出杂交带,表明目的基因已插入染色 体DNA中
一、基因工程诞生的理论基础 1．基因拼接的理论基础（从结构上分析，为 什么不同生物的DNA能够重组?）
(1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 (2)双链DNA分子都是规则的双螺旋结构。
2．外源基因在受体内表达的理论基础
(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。 (2)遗传信息的传递都遵循中心法则。 (3)生物界共用一套遗传密码。（遗传密码破译）
转化过程:
表
Ti质粒 构建 达
转入
农 杆
导入
植 物
载
目的基因
体菌ຫໍສະໝຸດ 细 胞插入 植物细胞
染色DNA
表达
新 性
状
农杆菌的作用？
3、将目的基因导入微生物细胞
常用法：感受态细胞法（或Ca2+转化法） （用Ca2+处理，增加细菌细胞壁的通透性）
常用受体细胞：大肠杆菌 微生物作受体细胞原因：
繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
②反义基因。即通过产生的mRNA分子，与病 变基因产生的mRNA 进行互补，来阻断非正 常蛋白质的合成。
③自杀基因：即编码可以杀死癌变细胞的蛋 白酶基因。
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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
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
不同点 相同点
原核细胞
真核细胞
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的、 不__连__续_的
1．1、1.2 DNA重组技术的基本工具 基因工程的基本操作程序 （一轮复习课） 2011、1、7
考纲要求：
(1)基因工程的诞生（A级要求） (2)基因工程的原理和技术(A级要求） (3)基因工程的应用(B级要求） (4)蛋白质工程(A级要求）
基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，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，创造出更符合人们需要的新的生物类型和
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
DNA连接酶 DNA聚合酶
作用实质
都是催化两个脱氧核苷酸 之间形成磷酸二酯键
是否需模 板
不需要
需要
连接DNA 链
双链
单链
作用 过程
作用 结果
DNA连接酶 DNA聚合酶 将单个脱氧核苷
在两个DNA片 酸加到已存在的 段之间形成磷 核酸片段的3′
酸二酯键 端的羟基上，形 成磷酸二酯键
启动子
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
与RNA聚合酶结合位点
原核 细胞 的 基因 结构
编码区 ：编码蛋白质 ,连续不间断
①不编码蛋白质。 非编码区 ②调控遗传信息表达,上
游有启动子，下游有终止子
真核细胞的基因结构（补充内容）
非编码区
编码区上游
编码区
非编RNA聚合酶
结合位点
都由能够编码蛋白质的_编__码__区_和具 有调控作用的非__编__码__区组成的
基因工程的基本操作程序 1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
1、目的基因主要是指__编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因__
限制性内切酶
EcoRI 限制
酶
限制酶在原核生物中的作用
限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使 之失效，从而达到保护自身的目的。
含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中不具备这 种限制酶的识别序列
DNA连接酶
常用的DNA连接酶：
①E·coli DNA 连接酶来 作源 用特：点大肠：只 杆菌连接黏性末端 ②T4DNA 连接酶来作源用：特点T4噬：菌连体接黏性末端和平末端
外源基因在受体内表达的理论基础： 生物界共用一套遗传密码
DNA重组技术的基本工具
限制性核酸内切酶——“分子手术刀” DNA连接酶——“分子缝合针” 基因进入受体细胞的载体——“分子运
输车”
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
分布：主要在原核生物中
作用特点：特异性，即识别 特定核苷酸序列，切 割特定切点
生物产品。
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平 基本过程
结果
DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达
人类需要的基因产物
原理：基因重组 优点：定向改造生物体的性状（目的性强）
育种周期短，克服远缘杂交不亲和障碍
为什么基因工程能够成功呢？
基因拼接的理论基础： 规则的双螺旋结构 基本单位都是脱氧核NA 片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌 基因？ 目的基因的DNA分子
合成新的DNA分 子
基因的载体——“分子运输车”
载体的作用： 1、将外源基因转移到受体细胞中去。 2、利用运载体在受体细胞内，对外源基 因进行大量复制。
常用的载体有： 质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒
等
质粒
质粒是基因工 程最常用的运载体， 它广泛地存在于细 菌中，是细菌染色 体外能够自主复制 的很小的环状DNA 分子，大小只有普 通细菌拟核DNA的
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
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
不同点 相同点
原核细胞
真核细胞
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的、 不__连__续_的
1．1、1.2 DNA重组技术的基本工具 基因工程的基本操作程序 （一轮复习课） 2011、1、7
考纲要求：
(1)基因工程的诞生（A级要求） (2)基因工程的原理和技术(A级要求） (3)基因工程的应用(B级要求） (4)蛋白质工程(A级要求）
基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，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，创造出更符合人们需要的新的生物类型和
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
DNA连接酶 DNA聚合酶
作用实质
都是催化两个脱氧核苷酸 之间形成磷酸二酯键
是否需模 板
不需要
需要
连接DNA 链
双链
单链
作用 过程
作用 结果
DNA连接酶 DNA聚合酶 将单个脱氧核苷
在两个DNA片 酸加到已存在的 段之间形成磷 核酸片段的3′
酸二酯键 端的羟基上，形 成磷酸二酯键
启动子
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
与RNA聚合酶结合位点
原核 细胞 的 基因 结构
编码区 ：编码蛋白质 ,连续不间断
①不编码蛋白质。 非编码区 ②调控遗传信息表达,上
游有启动子，下游有终止子
真核细胞的基因结构（补充内容）
非编码区
编码区上游
编码区
非编RNA聚合酶
结合位点
都由能够编码蛋白质的_编__码__区_和具 有调控作用的非__编__码__区组成的
基因工程的基本操作程序 1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
1、目的基因主要是指__编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因__
限制性内切酶
EcoRI 限制
酶
限制酶在原核生物中的作用
限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使 之失效，从而达到保护自身的目的。
含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中不具备这 种限制酶的识别序列
DNA连接酶
常用的DNA连接酶：
①E·coli DNA 连接酶来 作源 用特：点大肠：只 杆菌连接黏性末端 ②T4DNA 连接酶来作源用：特点T4噬：菌连体接黏性末端和平末端
外源基因在受体内表达的理论基础： 生物界共用一套遗传密码
DNA重组技术的基本工具
限制性核酸内切酶——“分子手术刀” DNA连接酶——“分子缝合针” 基因进入受体细胞的载体——“分子运
输车”
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
分布：主要在原核生物中
作用特点：特异性，即识别 特定核苷酸序列，切 割特定切点
生物产品。
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平 基本过程
结果
DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达
人类需要的基因产物
原理：基因重组 优点：定向改造生物体的性状（目的性强）
育种周期短，克服远缘杂交不亲和障碍
为什么基因工程能够成功呢？
基因拼接的理论基础： 规则的双螺旋结构 基本单位都是脱氧核NA 片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌 基因？ 目的基因的DNA分子
合成新的DNA分 子
基因的载体——“分子运输车”
载体的作用： 1、将外源基因转移到受体细胞中去。 2、利用运载体在受体细胞内，对外源基 因进行大量复制。
常用的载体有： 质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒
等
质粒
质粒是基因工 程最常用的运载体， 它广泛地存在于细 菌中，是细菌染色 体外能够自主复制 的很小的环状DNA 分子，大小只有普 通细菌拟核DNA的