基因工程一轮复习(上课用)
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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
2023届高三生物一轮复习课件：基因工程
子的酶切图谱正确的是
D
同步训练
2、用限制酶EcoR V单独切割某普通质粒，可产生14kb(1kb即1
000个碱基对)的长链，而同时用限制酶EcoR V和Mbo I联合切割该
பைடு நூலகம்
质粒，可得到三种长度的DNA片段，见下图(其中*表示EcoR V限制
酶切割后的一个黏性末端)。
D
若用Mbo I限制酶单独切割该普通质粒，则产生的DNA片段的长度 为
（1）根据枣树的MT cDNA的核苷酸序列设计了相应的引物（图1 甲），通过PCR扩增MT基因。已知A位点和B位点分别是起始密 码子和终止密码子对应的基因位置。选用的引物组合应为
引物1、引物4 。
真题演练 （2）本实验中，PCR所用的DNA聚合酶扩增出的MT基因的末端为平末端。由于载体E
只有能产生黏性末端的酶切位点，需借助中间载体P将MT基因接入载体E。载体P和载
真题演练
（3）MT基因在工程菌的表达量如图2所示。结果仍无法说明已经 成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌，理由是
尚未在个体生物学水平上对MT工程菌吸附重金属的能力进行鉴定 。
DNA的粗提取与鉴定
1、原理：
①DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，初步分离DNA与蛋白质。
②DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。 ③DNA + 二苯胺 沸水浴 蓝色
2、过程：（以洋葱为例） 注：不能使用哺乳动物成熟的红细胞为材料 ①加入研磨液研磨 ②纱布过滤、4℃冰箱放置，取上清液；
离心，再取上清液 ③加入预冷的酒精（95%），搅拌（或离心），
丝状物（或沉淀物）为粗提取的DNA ④丝状物（或沉淀物）溶于2mol/L的NaCl，
2023届高三生物一轮复习课件基因工程
我参与，我进步 Network Optimization Expert Team
种类 限制酶 解旋酶
区别
切割特定核苷酸之间的磷酸 二酯键，形成片段的DNA.
将DNA两条链的氢键打开形成两 条单链
我参与，我进步 Network Optimization Expert Team
DNA聚合酶
DNA连接酶
1、将目的基因导入植物细胞
能感染双子叶植物和祼子植物,对
特点: 大多数单子叶植物无感染能力
A.农杆菌
Ti质粒的T—DNA可转移至受体细胞
转化法
并整合到其染色体上
转化过程:
Ti质粒 目的基因
构建
表 达 载 体
转入
农 杆
导入
菌 整合
植物 细胞 染色
体 DNA
体细胞
植物组 织培养
新性状 的植株
受精卵
新性状 的植株
动物乳腺生物反应器
C.花粉通道法
我国转 基因抗 虫棉就 是用这 种方法
获得
植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊。
花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合
前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基
因借助花粉管通道进入受体细胞。
我参与，我进步 Network Optimization Expert Team
能在受体细胞中稳定保存并大量复制 有1~多个限制酶切点 有某些标记基因，便于筛选 (⒉)常用运载体：
细菌的质粒 λ噬菌体衍生物 某些动植物病毒
我参与，我进步 Network Optimization Expert Team
基因工程的基本操作程序
操作程序
方法能将单个核苷酸连接
种类 限制酶 解旋酶
区别
切割特定核苷酸之间的磷酸 二酯键，形成片段的DNA.
将DNA两条链的氢键打开形成两 条单链
我参与，我进步 Network Optimization Expert Team
DNA聚合酶
DNA连接酶
1、将目的基因导入植物细胞
能感染双子叶植物和祼子植物,对
特点: 大多数单子叶植物无感染能力
A.农杆菌
Ti质粒的T—DNA可转移至受体细胞
转化法
并整合到其染色体上
转化过程:
Ti质粒 目的基因
构建
表 达 载 体
转入
农 杆
导入
菌 整合
植物 细胞 染色
体 DNA
体细胞
植物组 织培养
新性状 的植株
受精卵
新性状 的植株
动物乳腺生物反应器
C.花粉通道法
我国转 基因抗 虫棉就 是用这 种方法
获得
植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊。
花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合
前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基
因借助花粉管通道进入受体细胞。
我参与，我进步 Network Optimization Expert Team
能在受体细胞中稳定保存并大量复制 有1~多个限制酶切点 有某些标记基因，便于筛选 (⒉)常用运载体：
细菌的质粒 λ噬菌体衍生物 某些动植物病毒
我参与，我进步 Network Optimization Expert Team
基因工程的基本操作程序
操作程序
方法能将单个核苷酸连接
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
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。
基因工程一轮复习优秀课件
PCR技术
PCR技术是一种体外DNA复制方法，通过反复循环的DNA扩增步骤可以迅速 制备大量DNA片段，用于基因工程和基因诊断。
基因工程的历史和发展
1 起源与发展
2 重要里程碑
3 现状与前景
基因工程起源于20世纪 70年代，随着DNA测序、 合成和编辑技术的不断 发展，得以迅速推进。
1980年首次成功构建了 重组DNA分子，1996年 克隆克隆羊多莉，标志 着基因工程迈向了新的 里程碑。
现代基因工程已经广泛 应用于农业、医学和环 境领域，并为未来的生 物科技发展奠定了基础。
DNA的基本结构和作用
DNA是生物体内携带遗传信息的分子，由碱基、磷酸和糖组成，通过碱基配 对和DNA复制维持生物遗传信息的传递。
核酸的生物合成
核酸的生物合成包括DNA复制、转录和翻译等过程，通过这些过程来合成和 表达蛋白质，实现基因的功能。
基因剪切技术
基因剪切技术是通过酶作用将DNA分子切割成特定片段，为后续的基因操作和基因组测序提供必要的材 料。
基因工程一轮复习优秀课 件
基因工程是利用基因技术对生物体进行改造和调控的过程。本课件将全面介 绍基因工程的历史、应用、技术原理和伦理问题，以及在农业、医学和环境基因工程？
基因工程是利用基因技术对生物体进行改造和调控的过程，通过修改和重组 DNA分子来达到改变生物特性的目的。
基因工程的应用范围
农业
转基因作物、抗虫抗病品种 的培育，提高农作物产量和 质量。
医学
基因治疗、基因诊断和药物 研发，促进人类健康和疾病 防治。
环境保护
生物修复和生物资源的高效 利用，减少环境污染和资源 浪费。
基因工程技术的基本原理
基因工程技术的基本原理包括基因剪切、PCR技术、基因克隆和CRISPRCas9等技术，以及这些技术在基因工程中的应用。
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？
高三生物一轮复习课件选修 基因工程
应用
基因克隆与转化技术广泛应用于基因 工程、蛋白质工程、细胞工程等领域 。
03 基因工程的基序列信息，筛选出目的基因。
化学合成法
根据已知基因序列，合成目的基因。
聚合酶链式反应（PCR）
利用特异性引物，通过PCR技术扩增目的基因。
基因克隆与转化
01
02
03
表达载体
选择合适的表达载体，如 质粒、病毒等，以实现目 的基因的高效表达。
诱导表达
通过诱导剂或特定条件， 诱导目的基因的表达。
表达产物检测
通过特定的检测方法，如 抗原抗体反应、生物活性 测定等，对目的基因的表 达产物进行检测和鉴定。
基因工程的应用实例
04
转基因植物
抗虫转基因植物
通过转入抗虫基因，使植 物具备抗虫性能，减少虫 害，提高产量。
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。
基因工程的发展历程
01
1970年代
基因工程的萌芽阶段，科学家开始探索基因重组的可能 性。
02
1980年代
基因工程进入快速发展阶段，实现了外源基因在大肠杆 菌中的表达。
03
1990年代
基因工程在医学、农业和工业等领域得到广泛应用，并 逐步发展成为现代生物技术的核心。
1.谢谢聆 听
给下一代。
应用
在基因工程中，载体常用于将 目的基因导入受体细胞，并在 受体细胞内表达目的基因。
基因克隆与转化
基因克隆
是指将目的基因从原始材料中分离出 来，并将其插入到载体中，以便将其 导入受体细胞的过程。
转化
是指将重组后的DNA分子导入受体 细胞的过程，使其在受体细胞内表达 目的基因。
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。
专题1 基因工程(一轮复习)
人干扰素基因、
用限制酶 切断DNA 种子贮藏蛋白基因、
植物抗病基因等。
三、基因工程的基本操作程序
（2）提取目的基因的途径 提取目的基因的途径
从供体细胞的DNA 中直接分离基因
方法：鸟枪法
人工合成基因（真核细胞）
反转录法 根据已知氨基酸 序列合成DNA
三、基因工程的基本操作程序
2、目的基因与运载体结合
思考
（１）质粒上会存在某些标记基因，标记基因有什么用途？ （２）要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内 切酶和几种DNA连接酶处理？
三、基因工程的基本操作程序
1、提取目的基因 (1)目的基因的概念：人们需要的特定基因。
目前被较广泛提取使用的 目的基因有：
苏云金杆菌抗虫基因、
取出DNA 人胰岛素基因、
G C T T A A
A
A T T C G
一、基因工程的基本工具
３、基因的运输工具——运载体
作用：将外源基因送入受体细胞。 能在宿主细胞内复制并稳定地保存 具备的条件
具有多个限制酶切点
具有某些标记基因
种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
使用运载体的目的：用它作为运载工具，将目的基 因送到宿主细胞中去。
2.DNA连接酶 （1）种类：按来源可分为E·coliDNA连接酶和 T4DNA连接酶。 磷酸二酯键 （2）作用：在两个核苷酸之间形成____________以 两段DNA片段 连接______________。
一、基因工程的基本工具
限制酶切割ＤＮＡ分子示意图
思考
G A C T A T T C T A A G 要想获得某 个特定性状的基 因必须要用限制 酶切几个切口？ 可产生几个黏性 末端？ 两个切口，四 个黏性末端。
高三生物一轮复习课件：第41讲 基因工程
___D_N_A__半__保__留__复__制_的原理，在体外提供___参__与__D__N_A__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。
②PCR的条件： 目的基因DNA(模板)、四种游离的脱氧核苷酸、
耐高温DNA聚合酶、引物、一定的缓冲溶液(维持反 应体系的pH）、Mg2+（激活DNA聚合酶的活性） 控制温度变化
）。 5’
3’
3’
5’
第一轮循环的产物
第二轮循环的产物
第三轮的产物
一、目的基因的筛选与获取
思考 获取目的基因时至少要经过几次循环才能分离出目的基因？ 至少要三次循环。
3’
第二一 三次循环 3’
5’
53’ ’
3’ 5’
5’
第一轮产生的子链长度小于模板链长度，到第三轮循环 时，才出现2个两条脱氧核苷酸链等于目的基因。
第41讲 基因工程
主要考点 必备知识
考点一 重组DNA技术的基本工具 考点二 基因工程的基本操作程序 考点三 实验：DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电
泳鉴定 考点四 基因工程的应用和蛋白质工程
考点一 重组DNA技术的基本工具
一、基因工程
1．基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术赋予生物 ，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物
条件：基因比较小， 核苷酸序列 已知 方法：通过_D_N_A_合__成__仪___用化学方法直接
⑵从_基__因__文__库__中获取
人工合成
从_基__因__组_CR技术扩增目的基因
一、目的基因的筛选与获取 3.获取目的基因的方法
⑶利用PCR技术扩增目的基因 ①概念：PCR是___聚__合__酶__链__式__反__应_的缩写，它是一项根据
制的技术。
②PCR的条件： 目的基因DNA(模板)、四种游离的脱氧核苷酸、
耐高温DNA聚合酶、引物、一定的缓冲溶液(维持反 应体系的pH）、Mg2+（激活DNA聚合酶的活性） 控制温度变化
）。 5’
3’
3’
5’
第一轮循环的产物
第二轮循环的产物
第三轮的产物
一、目的基因的筛选与获取
思考 获取目的基因时至少要经过几次循环才能分离出目的基因？ 至少要三次循环。
3’
第二一 三次循环 3’
5’
53’ ’
3’ 5’
5’
第一轮产生的子链长度小于模板链长度，到第三轮循环 时，才出现2个两条脱氧核苷酸链等于目的基因。
第41讲 基因工程
主要考点 必备知识
考点一 重组DNA技术的基本工具 考点二 基因工程的基本操作程序 考点三 实验：DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电
泳鉴定 考点四 基因工程的应用和蛋白质工程
考点一 重组DNA技术的基本工具
一、基因工程
1．基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术赋予生物 ，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物
条件：基因比较小， 核苷酸序列 已知 方法：通过_D_N_A_合__成__仪___用化学方法直接
⑵从_基__因__文__库__中获取
人工合成
从_基__因__组_CR技术扩增目的基因
一、目的基因的筛选与获取 3.获取目的基因的方法
⑶利用PCR技术扩增目的基因 ①概念：PCR是___聚__合__酶__链__式__反__应_的缩写，它是一项根据
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7、以“抗虫棉的培育”或“胰岛素的 生产”为例，能否简述出基因工程的 基本操作步骤？
8、基因工程的应用及成功实例有？
基因工程的概念
（课本）
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
DNA分子水平
基本过程
获 →构 →导 →检
实质
基因重组
结果
获得人类需要的基因产物
②原理：_D_N_A_复__制____
③前提条件：已__知__基__因__的__核__苷__酸__序__列_、一__对__引__物__、 _四__种__脱__氧__核__苷__酸__、_D_N_A_聚__合__酶___。
④方式：以_指__数__方式扩增，即__2_n_（n为扩增循 环的次数）
⑤结果： 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
基因工程专题复习
高考考试说明要求
基因工程的基本原理与技术：
基因工程
工具酶的主要类型、特性及作用 操作步骤
Ⅰ
应用与前景
知识结构
重组DNA技术的发展史 （课本）
思考：
1、什么是基因？其载体是什么？
2、遗传信息指的是？“遗传效应”指 的是？
3、不同生物的基因为什么能拼接？真、 原核细胞的基因结构是怎样的？
⑥过程：
a、在aDN热、A作变高用性温下（，9变0_℃氢_性_-键_9_5℃断裂），：双形成链D_N_单A__模链__板D_N_A___
利用PCR技术扩增目的基因：P7课外读
聚合酶链式反应（PCR），在生物体外复制 特定DNA片段的核酸合成技术。可以获得大量 的目的基因。
变性
循环
目的基因 的扩增呈 指数形式 扩增（2n）
退火
延伸
利用PCR技术扩增目的基因
关于PCR技术
① 概念：PCR全称为_聚__合__酶__链__式__反__应__，是一项 在生物_体__外_复制_特__定__D_N_A_片__段_的核酸合成技术
4、结果：形成黏性末端（有的也可形成平末端）P270
思考
• 要想获得某个特定性状的基因必须要 用限制酶切几个切口？可产生几个黏 性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种 限制酶来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性末端，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就可以合成重组的 DNA分子了。
目的基因 序列未知
利用DNA合成仪
化学方法合成 反转录法
目的基因 • 人工合成
根据已知的氨基 酸序列合成DNA
目的基因 序列已知
聚合酶链式
到适当的宿主细胞中，通过细胞增殖构成各个DNA片段 的克隆，这一组克隆的总体就被称为某种生物的基因文 库。
多个克隆
通过对法
mRNA 逆转录酶
单链DNA
DNA聚合 双链DNA（酶cDNA）
用DNA连接酶 与载体连接
重组体
多个 克隆
含重组体的
导入
受体细胞
受体细胞
增殖（转基因细胞）筛选
DNA合成仪
* 人工合成法获取目的基因
由已知氨基酸序列推测可能的DNA序 列
识别转录位点
催化DNA转录为 RNA
能转录 编码区
调控
不能转录 非编码区
转录
mR
翻译
N
A
蛋白质——性状
下游
实例：鸡卵清蛋白mRNA与DNA 杂交实验
鸡卵清蛋白基因的大小和结构如下：
7 500 bp
A L
BC D E
F
G
12 3 4
56
12 3 4 12 3 4
7
① A、B、C、D、E、F、G 的序列不能转录，约占 75.2%(5641bp) ② L、1、2、3、4、5、6、7 的序列能够转录，约占 24.8%(1859bp)
4、真、原核细胞的基因在进行表达时 有何异同？
你能用简短的语言表述一下以下名词之间 的关系吗?
基因a
基因 DNA 染色体
基因b
基因f
基因c 基因d
基因e
● 基因的遗传效应 是指复制、转录、翻译、调控、突变、重组等功能。
原核细胞的基因结构
不能转录 非编码区
调控
上游
与RNA聚合 酶结合位 点
RNA聚合酶
一、限制性核酸内切酶—— “分子手术刀”
作用——与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰 系统，限制外源DNA， 保护自身DNA。
1、来源：微生物
2、种类：数千种
3、作用：特异性 限制性内切酶及其缓冲液
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。
上以合以成t你括R具mN能几AR有说个为N一出步A运为定基骤载模氨因吗工板基控？具制如蛋何核条照白形内链碱质象以为基的的D模互合 记N板补成住A，配的，它按对一包？
酸顺序的蛋白质的 原则合成mRNA
过程。
的过程。
思考：
5、基因工程是什么？其基本原理是？
6、基因工程的基本工具有？这些工具 分别具有什么作用和特点（特性）？
三、载体——“分子运输车”
• 外源基因(如胰岛素基因)怎样才能导入受体 细胞(如大肠杆菌)？ 导入过程需要运输工具——载体。
作为载体具备条件？P271
基因表达载体需要哪些 构成？
常见的载体有哪些？ P269 练习：P271命题突破
基因工程流程图
基因工程的基本操作步骤
1、获取目的基因• 从基因中获取目的基因（限制酶切取）基因对真核生物部分 基因的编码区而建立（1）基因的构建方法①基因组的构建
供体细胞中的DNA
限制酶 切割
许多DNA片段
用DNA 连接酶 将DNA 片段 与载体 连接
重组DNA分子
导入
受体细胞
增殖
真核细胞的基因结构
非编码区
与RNA聚合酶 1 结合位点
前体mRNA
成熟mRNA
肽链
编码区
234 转录 加工 翻译
非编码区
编码区下游
5
外显子
内含子
不间断、连续的
典型的原核细胞基因结构示意图
间隔、不连续的
典型的真核细胞基因结构示意图
遗传信息的表达（基因控制蛋白质的合成）， 包括转录和翻译。
2、翻译：在核糖体 1、转录：在细胞
Hale Waihona Puke 二、DNA连接酶——“分子缝合针”
DNA片段怎么连接起来？
DNA双链分子上相邻3’羟基和5’磷酸基团共价结 合，形成3’-5’磷酸二酯键，使原来断开的缺口 重新连接起来。注：连接磷酸二酯键，不是氢键
DNA连接酶 的作用示意图
DNA聚合酶 的作用示意图
DNA连接酶和DNA聚合酶的比较
根据酶的来源不同，分为两类P269
8、基因工程的应用及成功实例有？
基因工程的概念
（课本）
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
DNA分子水平
基本过程
获 →构 →导 →检
实质
基因重组
结果
获得人类需要的基因产物
②原理：_D_N_A_复__制____
③前提条件：已__知__基__因__的__核__苷__酸__序__列_、一__对__引__物__、 _四__种__脱__氧__核__苷__酸__、_D_N_A_聚__合__酶___。
④方式：以_指__数__方式扩增，即__2_n_（n为扩增循 环的次数）
⑤结果： 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
基因工程专题复习
高考考试说明要求
基因工程的基本原理与技术：
基因工程
工具酶的主要类型、特性及作用 操作步骤
Ⅰ
应用与前景
知识结构
重组DNA技术的发展史 （课本）
思考：
1、什么是基因？其载体是什么？
2、遗传信息指的是？“遗传效应”指 的是？
3、不同生物的基因为什么能拼接？真、 原核细胞的基因结构是怎样的？
⑥过程：
a、在aDN热、A作变高用性温下（，9变0_℃氢_性_-键_9_5℃断裂），：双形成链D_N_单A__模链__板D_N_A___
利用PCR技术扩增目的基因：P7课外读
聚合酶链式反应（PCR），在生物体外复制 特定DNA片段的核酸合成技术。可以获得大量 的目的基因。
变性
循环
目的基因 的扩增呈 指数形式 扩增（2n）
退火
延伸
利用PCR技术扩增目的基因
关于PCR技术
① 概念：PCR全称为_聚__合__酶__链__式__反__应__，是一项 在生物_体__外_复制_特__定__D_N_A_片__段_的核酸合成技术
4、结果：形成黏性末端（有的也可形成平末端）P270
思考
• 要想获得某个特定性状的基因必须要 用限制酶切几个切口？可产生几个黏 性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种 限制酶来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性末端，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就可以合成重组的 DNA分子了。
目的基因 序列未知
利用DNA合成仪
化学方法合成 反转录法
目的基因 • 人工合成
根据已知的氨基 酸序列合成DNA
目的基因 序列已知
聚合酶链式
到适当的宿主细胞中，通过细胞增殖构成各个DNA片段 的克隆，这一组克隆的总体就被称为某种生物的基因文 库。
多个克隆
通过对法
mRNA 逆转录酶
单链DNA
DNA聚合 双链DNA（酶cDNA）
用DNA连接酶 与载体连接
重组体
多个 克隆
含重组体的
导入
受体细胞
受体细胞
增殖（转基因细胞）筛选
DNA合成仪
* 人工合成法获取目的基因
由已知氨基酸序列推测可能的DNA序 列
识别转录位点
催化DNA转录为 RNA
能转录 编码区
调控
不能转录 非编码区
转录
mR
翻译
N
A
蛋白质——性状
下游
实例：鸡卵清蛋白mRNA与DNA 杂交实验
鸡卵清蛋白基因的大小和结构如下：
7 500 bp
A L
BC D E
F
G
12 3 4
56
12 3 4 12 3 4
7
① A、B、C、D、E、F、G 的序列不能转录，约占 75.2%(5641bp) ② L、1、2、3、4、5、6、7 的序列能够转录，约占 24.8%(1859bp)
4、真、原核细胞的基因在进行表达时 有何异同？
你能用简短的语言表述一下以下名词之间 的关系吗?
基因a
基因 DNA 染色体
基因b
基因f
基因c 基因d
基因e
● 基因的遗传效应 是指复制、转录、翻译、调控、突变、重组等功能。
原核细胞的基因结构
不能转录 非编码区
调控
上游
与RNA聚合 酶结合位 点
RNA聚合酶
一、限制性核酸内切酶—— “分子手术刀”
作用——与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰 系统，限制外源DNA， 保护自身DNA。
1、来源：微生物
2、种类：数千种
3、作用：特异性 限制性内切酶及其缓冲液
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。
上以合以成t你括R具mN能几AR有说个为N一出步A运为定基骤载模氨因吗工板基控？具制如蛋何核条照白形内链碱质象以为基的的D模互合 记N板补成住A，配的，它按对一包？
酸顺序的蛋白质的 原则合成mRNA
过程。
的过程。
思考：
5、基因工程是什么？其基本原理是？
6、基因工程的基本工具有？这些工具 分别具有什么作用和特点（特性）？
三、载体——“分子运输车”
• 外源基因(如胰岛素基因)怎样才能导入受体 细胞(如大肠杆菌)？ 导入过程需要运输工具——载体。
作为载体具备条件？P271
基因表达载体需要哪些 构成？
常见的载体有哪些？ P269 练习：P271命题突破
基因工程流程图
基因工程的基本操作步骤
1、获取目的基因• 从基因中获取目的基因（限制酶切取）基因对真核生物部分 基因的编码区而建立（1）基因的构建方法①基因组的构建
供体细胞中的DNA
限制酶 切割
许多DNA片段
用DNA 连接酶 将DNA 片段 与载体 连接
重组DNA分子
导入
受体细胞
增殖
真核细胞的基因结构
非编码区
与RNA聚合酶 1 结合位点
前体mRNA
成熟mRNA
肽链
编码区
234 转录 加工 翻译
非编码区
编码区下游
5
外显子
内含子
不间断、连续的
典型的原核细胞基因结构示意图
间隔、不连续的
典型的真核细胞基因结构示意图
遗传信息的表达（基因控制蛋白质的合成）， 包括转录和翻译。
2、翻译：在核糖体 1、转录：在细胞
Hale Waihona Puke 二、DNA连接酶——“分子缝合针”
DNA片段怎么连接起来？
DNA双链分子上相邻3’羟基和5’磷酸基团共价结 合，形成3’-5’磷酸二酯键，使原来断开的缺口 重新连接起来。注：连接磷酸二酯键，不是氢键
DNA连接酶 的作用示意图
DNA聚合酶 的作用示意图
DNA连接酶和DNA聚合酶的比较
根据酶的来源不同，分为两类P269