一轮复讲义习课件：基因工程
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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
2024届高考一轮复习生物课件(人教版)：基因工程的基本工具和基本操作程序
4.目的基因的检测与鉴定
拓展 提升科学思维
PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各 种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。在 该过程中，引物非常关键，回答下列有关引物的问题： (1)什么是引物？ 提示 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。 (2)PCR技术为什么需要引物？ 提示 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。
拓展 提升科学思维
构建基因表达载体时，需要选择合适的限制酶切割含有目的基因的DNA
片段和载体。
已知限制性内切核酸酶Ⅰ的识别序列和切点是
，限制性内切
核酸酶Ⅱ的识别序列和切点是
，根据图示分析回答下列问题：
(1)请用图示法写出限制性内切核酸酶Ⅰ和限制性内切核酸酶Ⅱ切割后形 成黏性末端的过程。
提示 限制性内切核酸酶Ⅰ： 限制性内切核酸酶Ⅱ：
本质
DNA
DNA
mRNA
mRNA
位置 目的基因上游 目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端
RNA聚合酶识 别和结合的部 功能 位，驱动基因 转录出mRNA
翻译的起始 使转录在所需要
信号(编码氨 的地方停下来
基酸)
翻译的结束信 号(不编码氨 基酸)
3.将目的基因导入受体细胞
生物种类
植物
动物
微生物
常用方法 农杆菌转化法、花__粉__管__通__道__法__ 显微注射法 Ca2＋ 处理法
(6)若一个DNA分子在PCR中经过n轮循环，理论上需要消耗多少个引物？ 第n轮循环需要消耗多少个引物数？ 提示 经过n轮循环需要消耗引物数为(2n＋1－2)个，第n轮循环需要消耗 的引物数为2n个。
2023届高三生物一轮复习课件：基因工程
或其他数量的核苷酸组成。
6.切割结果：切口有两种：黏性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的_中__轴__线__两__侧__将DNA分子的两条链分别切 开时，产生的是黏__性__末__端____； 当限制酶在它识别序列的_中__轴__线__处__切开时，产生的是_平__末__端_；
EcoRⅠ SmaⅠ
不会对人畜有害的原理？①Bt抗虫蛋白只在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人畜的胃液 呈酸性 ②人畜的肠道细胞没有特异性受体。 一、目的基因的筛选与获取 1.何为目的基因？P76用于改变受体细胞性状和获得预期表达产物的基因，主要指编码蛋白质的基因 库是由mRNA逆转录形成的，只包含真核细胞基因结构中外显子的序列，可在不同物种之间交流；
物细胞 哺乳 不的到溶丝解状。沉淀物、
方案： ①4℃冰箱静置后取 上清液 ②离心后取上清液
2mol/L的 NaCl溶液， 2只试管
二苯胺 沸水浴加热 蓝色
加①体低积温相放等置、几预分冷钟酒的精作（用体？积分数95%）静置，得白色丝状物 提②取搅方拌案时：应轻缓、并沿一个方向的原因？
①抑用制玻核璃酸棒水沿解一酶个的方活向性搅，拌进，而卷抑起制丝D状NA物降，解并；用抑滤制纸DN吸A分取子上面运 动的，水使DNA易形成沉淀析出；低温有利于增加DNA分子柔韧性，
6
●1.基因表达载体的构建目的？ ●2.基因表达载体组成？ ●3.基因表达载体各组成部分的作用？ ●4.转化的概念？ ●5.将目的基因导入受体细胞的方法及适用范围？
7
1.在培养有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是什么？ 2.原理？ 3.采用农杆菌转化法导入目的基因时，为什么目的基因可以整合到染色体的DNA 上? 4.目的基因插入染色体DNA上的目的是什么？ 5.两次拼接、两次导入 6.转基因的植物细胞如何获得最终的新品种？
【课件】2023届高三生物一轮复习课件：基因工程的基本操作程序
b.用农杆菌感染时，优先选择 受伤的
（受伤的/完好的）叶
片与重组质粒的农杆菌培养，选用该叶片的理由
是
叶片伤口处的细胞可释放大量的酚类。物质，可吸引农杆菌
三.基因工程的基本操作程序 3DNA三.基因工程的基本操作程序
1.目的基因的获取 ②基因的种类: 基因组和部分基。因
基因组DNA与cDNA的比较类型 大小基因中启动子（具有启动作用 的DNA片段） 基因中内含子(位于编码蛋白质 序列的非编码DNA片段）
2.基因表达载体的构建—基因工程的核心：
（1）构建目的：
①使目的基因在受体细胞中稳定；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
（2）构建过程：
同种限制酶
如果使用两种限制酶同时切割目的基因和质粒，有何优点?
。
可防止目的基因和质粒自身环化以及目的基因与运载体的反向连接
若只考虑两两连接，质粒和目的基因至少可以连接 3 种；
【思考】合成引物时是否需要知道目的基因的所有的碱基序列？
三.基因工程的基本操作程序 1.目的基因的获取
(3)利用PCR技术扩增目的基因 ⑥两种引物的要求：
引物自身不能环化 两种引物之间不能互补配对 引物长度不宜过短，防止。引物随机结合
三.基因工程的基本操作程序 例.设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标 注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。
③终止子：使 转录 终止的特殊结构的DNA片段。
④标记基因：四环素抗性基因，卡那霉素抗性基因，氨苄青霉素抗性基
种类：
因等抗生素抗性基因 。
作用： 用于鉴别和筛选含有目的基。因的受体细胞
⑤复制原点： DNA分子复制的。起点
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。
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。
高三一轮复习：基因工程正式ppt课件
达到治疗疾病的目的。病人细胞中既有缺陷基因，也有
正常基因。
高考总复习.生物
二、 植物基因工程与动物基因工程的成果
外源基因类型及举例
成果举例
抗虫转基 因植物
抗虫基因：Bt毒蛋白基 因、蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因
抗虫水稻、抗虫棉、 抗虫玉米
抗病转基 因植物
抗病毒基因：病毒外壳 蛋白基因、病毒的复制 酶基因抗真菌基因：几 丁质酶基因
3．PCR技术扩增目的基因
高考总复习.生物
(3)PCR技术扩增目的基因 ①原理：_D_N__A_复__制___。 ②过程 第一步：变性：_D__N_A__解__链__；第二步：复性：引物结合到 互补DNA链；第三步：延伸：在热稳定DNA聚合酶作用下， 从引物起始合成互补链。 2.基因表达运载体的构建 (1)目的：使目的基因在受体细胞中_稳__定__存__在___，并且可以 _遗_传__至__下_一__代_，使目的基因能够__表__达__和_发__挥_。作用 (2) 组 成 ： 目__的__基__因____ ＋ __启__动__子____ ＋ ___终__止__子___ ＋ __标__记__基__因__
三、将目的基因导入受体细胞
生物 种类
植物细胞
动物细胞
常用 农杆菌转化 显微注射技
方法 法
术
受体 细胞
体细胞
受精卵
高考总复习.生物
微生物细胞
感受态细胞 法
原核细胞
转化 过程
将目的基因 插入Ti质粒 的TDNA上→ 农杆菌→导 入植物细胞 →整合到受 体细胞的
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
用是（ ）C
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