基因工程的基本工具和基本操作程序ppt
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盲目性
核苷酸
c．目的基因转的录获取依据：
(ⅰ)基因的
序列；
(ⅱ)基因的功能；
(ⅲ)基因在染色体上的位置；
(ⅳ)基因的 产物mRNA；
(ⅴ)基因的翻译产物蛋白质。
②人工合成目的基因:常用的方法有化学合成法和
反转录法。
化学合成法:蛋白质 分析 氨基酸序列 推测 RNA
碱基序列 推测 DNA碱基序列
用4种脱氧核
基因工程的基本工具 和基本操作程序
安福二中来自百度文库王宇清
高频考点突破
考点一 基因工程的概念理解和理论基础 1.基因工程的概念理解
(1)操作环境：体外——关键步骤“表达载体的构 建”的环境。
(2)操作水平：分子水平。 (3)原理:基因重组。 (4)优点 ①与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。 ②与诱变育种相比：定向改造生物性状。 (5)本质:甲(供体提供目的基因) 乙(受体表达 目的基因),即基因未变、合成蛋白质未变,只是合 成场所的转移。
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、受体细胞也 可在体外复制。
考点三 基因工程的基本操作程序 1.基因工程图解:抗虫棉的培育过程
二、基因工程的基本操作程序 1(1．)目目的的基基因因：的指获编取码蛋白质的结构基因。 (2)获取目的基因的方法 ①从基因文库 (基因组文库或cDNA文库)中获取 a．基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许 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基因，称为基因文库。
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
常用类型 E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源 功能
大肠杆菌 连接黏性末端
T4噬菌体
连接黏性末端或 平末端
结果
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键
拓展提升 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
f．方式：指数扩增＝2n(n为扩增循环的次数)
PCR扩增技术与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
相 原理 同 原料 点 条件
DNA复制(碱基互补配对) 四种游离的脱氧核苷酸 模板、ATP、酶、原料、引物
解旋 方式
DNA在高温下变性解旋
解旋酶催化
不 同
场所
体外复制(PCR扩增仪)
主要在细胞核内
点 酶 热稳定的DNA聚合酶(Taq酶) 细胞内含有的DNA聚合酶
别和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。
结果
在短时间内形成大量的DNA 片段
形成整个DNA分子
２．基因表达载体的构建——最核心步骤
（１）表达载体的功能 ①使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且
遗传
一代。
②使目的基因 表达 和发挥作用。
给下
（２）基因表达载体的组成:启动子＋目的基因＋终止子
＋标记基因。
启动子：位于基因的首端，它是RNA聚合酶识
可用于DNA的切割获取目的基因和载体的切割
(4)作用特点：特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列,
切割特定位点。
(5)切割方式
错位切：产生两个相同的黏性末端 平切：形成平末端
(6)切割部位：磷酸二酯键
提醒 ①切割的化学键为磷酸二酯键。 ②在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶, 目的是产生相同的黏性末端。 ③将一个基因从DNA分子上切割下来,产生两个切口,同时形成 四个粘性末端,切割载体产生一个切口，形成两个粘性末端。 ④不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末 端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶产生的 黏性末端不相同。
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
在两个DNA片段之 间形成磷酸二酯键
将单个核苷酸加到已 存在的核酸片段的3′ 端的羟基上,形成磷酸 二酯键
将两个 DNA片段连 接成重组 DNA分子
合成新的DNA分子
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)类型 最常用载体:质粒 其他载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等 提醒 ①质粒本质是DNA,不是细胞器;②特点:小 型环状。 (2)功能：将目的基因导入受体细胞。 (3)应具备条件 ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制； ②有一个至多个限制酶的切割位点,以便于与外源 基因连接； ③有特殊的遗传标记基因,供重组DNA的检测和鉴定。
苷酸人工合成目的基因
反转录法:分离出供体细胞mRNA 逆转录酶 单链DNA
DNA聚合酶 合成目的基因
③利用PCR技术扩增目的基因 a．PCR的含义：是一项在生物体外 复制特定
DNA片段的核酸合成技术。
b．目的：获取大量的目的基因
c．原理：DNA复制 d．前提条件：有一段已知目的基因的核苷酸序列 和根据该序列合成的 引物 e．过程：目的基因受热形成 单链DNA，与引物 结合，在 DNA聚合酶 的作用下延伸形成DNA。
2.基因工程的基本原理和理论基础概括如下图
提醒 若题目强调“目的基因”的表达过程,则只 包括“转录和翻译”两个过程,不包括目的基因的 复制。
考点二 基因工程的操作工具 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)化学本质：蛋白质。
(3)作用
催化作用,所以可重复利用
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
b.基因文库的种类
文库类型 文库大小 基因中启动子 基因中内含子 基因多少
物种之间的 基因交流
cDNA文库
基因组文库
小
大
无
有
无
有
某种生物的部分基因 某种生物的全部基因
可以
部分基因可以
说明
基因文库的组建过程就包含基因工程的基本 操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优 点是操作简便,缺点是工作量大,具有一定的
核苷酸
c．目的基因转的录获取依据：
(ⅰ)基因的
序列；
(ⅱ)基因的功能；
(ⅲ)基因在染色体上的位置；
(ⅳ)基因的 产物mRNA；
(ⅴ)基因的翻译产物蛋白质。
②人工合成目的基因:常用的方法有化学合成法和
反转录法。
化学合成法:蛋白质 分析 氨基酸序列 推测 RNA
碱基序列 推测 DNA碱基序列
用4种脱氧核
基因工程的基本工具 和基本操作程序
安福二中来自百度文库王宇清
高频考点突破
考点一 基因工程的概念理解和理论基础 1.基因工程的概念理解
(1)操作环境：体外——关键步骤“表达载体的构 建”的环境。
(2)操作水平：分子水平。 (3)原理:基因重组。 (4)优点 ①与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。 ②与诱变育种相比：定向改造生物性状。 (5)本质:甲(供体提供目的基因) 乙(受体表达 目的基因),即基因未变、合成蛋白质未变,只是合 成场所的转移。
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、受体细胞也 可在体外复制。
考点三 基因工程的基本操作程序 1.基因工程图解:抗虫棉的培育过程
二、基因工程的基本操作程序 1(1．)目目的的基基因因：的指获编取码蛋白质的结构基因。 (2)获取目的基因的方法 ①从基因文库 (基因组文库或cDNA文库)中获取 a．基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许 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基因，称为基因文库。
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
常用类型 E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源 功能
大肠杆菌 连接黏性末端
T4噬菌体
连接黏性末端或 平末端
结果
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键
拓展提升 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
f．方式：指数扩增＝2n(n为扩增循环的次数)
PCR扩增技术与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
相 原理 同 原料 点 条件
DNA复制(碱基互补配对) 四种游离的脱氧核苷酸 模板、ATP、酶、原料、引物
解旋 方式
DNA在高温下变性解旋
解旋酶催化
不 同
场所
体外复制(PCR扩增仪)
主要在细胞核内
点 酶 热稳定的DNA聚合酶(Taq酶) 细胞内含有的DNA聚合酶
别和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。
结果
在短时间内形成大量的DNA 片段
形成整个DNA分子
２．基因表达载体的构建——最核心步骤
（１）表达载体的功能 ①使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且
遗传
一代。
②使目的基因 表达 和发挥作用。
给下
（２）基因表达载体的组成:启动子＋目的基因＋终止子
＋标记基因。
启动子：位于基因的首端，它是RNA聚合酶识
可用于DNA的切割获取目的基因和载体的切割
(4)作用特点：特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列,
切割特定位点。
(5)切割方式
错位切：产生两个相同的黏性末端 平切：形成平末端
(6)切割部位：磷酸二酯键
提醒 ①切割的化学键为磷酸二酯键。 ②在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶, 目的是产生相同的黏性末端。 ③将一个基因从DNA分子上切割下来,产生两个切口,同时形成 四个粘性末端,切割载体产生一个切口，形成两个粘性末端。 ④不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末 端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶产生的 黏性末端不相同。
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
在两个DNA片段之 间形成磷酸二酯键
将单个核苷酸加到已 存在的核酸片段的3′ 端的羟基上,形成磷酸 二酯键
将两个 DNA片段连 接成重组 DNA分子
合成新的DNA分子
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)类型 最常用载体:质粒 其他载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等 提醒 ①质粒本质是DNA,不是细胞器;②特点:小 型环状。 (2)功能：将目的基因导入受体细胞。 (3)应具备条件 ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制； ②有一个至多个限制酶的切割位点,以便于与外源 基因连接； ③有特殊的遗传标记基因,供重组DNA的检测和鉴定。
苷酸人工合成目的基因
反转录法:分离出供体细胞mRNA 逆转录酶 单链DNA
DNA聚合酶 合成目的基因
③利用PCR技术扩增目的基因 a．PCR的含义：是一项在生物体外 复制特定
DNA片段的核酸合成技术。
b．目的：获取大量的目的基因
c．原理：DNA复制 d．前提条件：有一段已知目的基因的核苷酸序列 和根据该序列合成的 引物 e．过程：目的基因受热形成 单链DNA，与引物 结合，在 DNA聚合酶 的作用下延伸形成DNA。
2.基因工程的基本原理和理论基础概括如下图
提醒 若题目强调“目的基因”的表达过程,则只 包括“转录和翻译”两个过程,不包括目的基因的 复制。
考点二 基因工程的操作工具 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)化学本质：蛋白质。
(3)作用
催化作用,所以可重复利用
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
b.基因文库的种类
文库类型 文库大小 基因中启动子 基因中内含子 基因多少
物种之间的 基因交流
cDNA文库
基因组文库
小
大
无
有
无
有
某种生物的部分基因 某种生物的全部基因
可以
部分基因可以
说明
基因文库的组建过程就包含基因工程的基本 操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优 点是操作简便,缺点是工作量大,具有一定的