29 基因工程 课件-山东省昌乐二中2020高考生物二轮复习(共14张PPT)
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②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量
C:基因工程的操作程序
一、目的基因的获取
1.目的基因主要是指_（_1_）_编__码_蛋__白_质__的_基__因_____。
（2）具有调控作用的因子
2.
基因文库
P10表格
基因组文库
部分基因文库
（如:cDNA文库——反转录获取）
真核细胞的基因结构
瞬时记忆
1.基因工程限制酶的来源、作用及作用后产生的
两种末端分别是什么？ 2.DNA连接酶有哪两类？它们的来源及作用分别是什么？
3.基因工程在植物和动物方面的应用？ 4.何为基因治疗？有哪两种类型？
5.比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同？ 6.基因工程的载体有哪些？它们作为载体所必须具备的
条件？ 7.PCR技术的原理、条件、过程（教材P10）
【易错提醒】
启动子和终止子、起始密码子与终止密码子的区别 (1)启动子和终止子都在DNA上，在遗传信息转录时起作 用。
启动子是启动转录的开始，终止子是DNA分子上决定 转
录停止的一段DNA序列，其组成单位都是脱氧核苷酸。 (2)起始密码子和终止密码子都是mRNA上三个相邻碱基。
起始密码子决定翻译的开始，终止密码子决定翻译的 停止。
55—65 ℃
70—75℃
条件：
模板、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）—P16拓展视野 （中国科学家-钱嘉韵）、分别与两条模板链相结合的两 种引物、脱氧核苷酸、精确的温度控制、能量
仪器：PCR扩增仪 优点：快速、高效、灵活和易于操作是PCR技术的优点。
DNA的两条链是反向平行的，为了明确的表示DNA的方向，通常将 DNA的羟基（—OH）末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端。 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此 DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后， DNA聚合酶就能从子链的3′开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从 5′端向3′端延伸。如下图所示：
②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择
SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的
限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两
种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类：
①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保具有相同 的黏性末端。
转基因生物的DNA上是否插入了目的基因
10.检测目的基因是否发挥功能作用的第一步是什么？
检测目的基因是否转录出了mRNA
B:基因操作的工具
一、分子手术刀—限制酶
来源：主要从原核生物体内分离纯化。
特点：专一性。
作用：识别双链DNA中某种特定的核苷酸序列，并使每 条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 体内作用：对于外源入侵的DNA可以降解掉，是微生物在长期
方法
将目的基因导入 ——显微注射法
动物细胞
受体细胞：受精卵
将目的基因导入 ——感受态细胞
微生物细胞
Ca2+处理细胞
四、目的基因的检测与鉴定
1.分子水平检测常用方法 （1）DNA和DNA分子之间的杂交(插入)
—— DNA分子杂交技术 （2）DNA和RNA分子之间的杂交(转录)
——分子杂交技术
探针制备：
P10：PCR反应原理示意图 P11：基因表达载体模式图
Leabharlann Baidu
P12：农杆菌转化法示意图
P21：乳腺生物反应器或者乳房生物反应器用转基因
动物作器官移植的供体。
重点图
8.基因工程的核心是什么？
第二步：基因表达载体的构建
检查基因工程是否成功的一步是什么？
第四步：目的基因的检测与鉴定
9.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是什么？
的进化过程中形成的一套完善的防御机制。
总结（1）特异性识别 （2）特异性切割
tRNA的作用：识别并转运特定的氨基酸 说明：为防止目的基因自身环化，最好用两种不同的限
制酶切割获取目的基因
方法技巧——正确判断限制酶的选择
(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类：
①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。
非编码区
编码区
非编码区
编码区下游
外显子
内含子
(能编码蛋白质) (不能编码蛋白质)
·编码区含有
调控遗传信息的表达 (调控序列)
能够编码蛋白质的序列(外显子)
不能编码蛋白质的插入序列(内含子)
·真核生物的结构基因是断裂基因
非编码区
编码区
非编码 区
与RNA聚合酶
1
结合位点
mRNA前体
23 外显子
转录
4
5
内含子
成熟mRNA
加工
原核细胞基因
真核细胞基因
都是由能够编码蛋白质的编码区和 相同点 具有调控作用的非编码区组成。
不同点
编码区是连续的
❖ 编码区是间隔的， 是不连续的
体外DNA复制过程——PCR技术 P10 图1—8 名称：多聚酶链式反应 原理：DNA双链复制
过程：
变性（解链）
90—95℃
复性（ 引物结合） 延伸
三将、目将的目基的因基插因入导到入农受体杆细菌胞中的Ti质粒的T－
D转N化A上—→—→目导的入基因植进物入细_受胞__体→__细_整_胞_合_内到，受并体且细在胞 的染色体D受N体A上细胞→内表维达持_稳__定__和_表__达__的过程
农杆菌转化法（P12）
将目的基因导入 植物细胞
基因枪法
花粉管通道法
不
目的
获得自然界中已 获得自然界中不 存在的蛋白质 存在的蛋白质
同
基本 途径
遵循中心法则
先中心法则的逆 推，再遵循中心 法则
影印平板培养法——是一种能达到在一系列 培养皿的相同位置上出现相同遗传型菌落 的接种培养方法。
用放射性同 位素标记含 有目的基因 的DNA片段
（3）蛋白质分子之间的杂交 （翻译）
——抗原—抗体杂交技术
2.个体生物学水平的鉴定： 鉴定—— 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
接种试验
活性比较
E：基因工程和蛋白质工程的比较
基因工程 蛋白质工程
相同
均是基因工程，蛋白质工程是 第二代基因工程
概念 P1
P27 黑体字
C:基因工程的操作程序
一、目的基因的获取
1.目的基因主要是指_（_1_）_编__码_蛋__白_质__的_基__因_____。
（2）具有调控作用的因子
2.
基因文库
P10表格
基因组文库
部分基因文库
（如:cDNA文库——反转录获取）
真核细胞的基因结构
瞬时记忆
1.基因工程限制酶的来源、作用及作用后产生的
两种末端分别是什么？ 2.DNA连接酶有哪两类？它们的来源及作用分别是什么？
3.基因工程在植物和动物方面的应用？ 4.何为基因治疗？有哪两种类型？
5.比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同？ 6.基因工程的载体有哪些？它们作为载体所必须具备的
条件？ 7.PCR技术的原理、条件、过程（教材P10）
【易错提醒】
启动子和终止子、起始密码子与终止密码子的区别 (1)启动子和终止子都在DNA上，在遗传信息转录时起作 用。
启动子是启动转录的开始，终止子是DNA分子上决定 转
录停止的一段DNA序列，其组成单位都是脱氧核苷酸。 (2)起始密码子和终止密码子都是mRNA上三个相邻碱基。
起始密码子决定翻译的开始，终止密码子决定翻译的 停止。
55—65 ℃
70—75℃
条件：
模板、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）—P16拓展视野 （中国科学家-钱嘉韵）、分别与两条模板链相结合的两 种引物、脱氧核苷酸、精确的温度控制、能量
仪器：PCR扩增仪 优点：快速、高效、灵活和易于操作是PCR技术的优点。
DNA的两条链是反向平行的，为了明确的表示DNA的方向，通常将 DNA的羟基（—OH）末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端。 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此 DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后， DNA聚合酶就能从子链的3′开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从 5′端向3′端延伸。如下图所示：
②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择
SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的
限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两
种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类：
①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保具有相同 的黏性末端。
转基因生物的DNA上是否插入了目的基因
10.检测目的基因是否发挥功能作用的第一步是什么？
检测目的基因是否转录出了mRNA
B:基因操作的工具
一、分子手术刀—限制酶
来源：主要从原核生物体内分离纯化。
特点：专一性。
作用：识别双链DNA中某种特定的核苷酸序列，并使每 条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 体内作用：对于外源入侵的DNA可以降解掉，是微生物在长期
方法
将目的基因导入 ——显微注射法
动物细胞
受体细胞：受精卵
将目的基因导入 ——感受态细胞
微生物细胞
Ca2+处理细胞
四、目的基因的检测与鉴定
1.分子水平检测常用方法 （1）DNA和DNA分子之间的杂交(插入)
—— DNA分子杂交技术 （2）DNA和RNA分子之间的杂交(转录)
——分子杂交技术
探针制备：
P10：PCR反应原理示意图 P11：基因表达载体模式图
Leabharlann Baidu
P12：农杆菌转化法示意图
P21：乳腺生物反应器或者乳房生物反应器用转基因
动物作器官移植的供体。
重点图
8.基因工程的核心是什么？
第二步：基因表达载体的构建
检查基因工程是否成功的一步是什么？
第四步：目的基因的检测与鉴定
9.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是什么？
的进化过程中形成的一套完善的防御机制。
总结（1）特异性识别 （2）特异性切割
tRNA的作用：识别并转运特定的氨基酸 说明：为防止目的基因自身环化，最好用两种不同的限
制酶切割获取目的基因
方法技巧——正确判断限制酶的选择
(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类：
①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。
非编码区
编码区
非编码区
编码区下游
外显子
内含子
(能编码蛋白质) (不能编码蛋白质)
·编码区含有
调控遗传信息的表达 (调控序列)
能够编码蛋白质的序列(外显子)
不能编码蛋白质的插入序列(内含子)
·真核生物的结构基因是断裂基因
非编码区
编码区
非编码 区
与RNA聚合酶
1
结合位点
mRNA前体
23 外显子
转录
4
5
内含子
成熟mRNA
加工
原核细胞基因
真核细胞基因
都是由能够编码蛋白质的编码区和 相同点 具有调控作用的非编码区组成。
不同点
编码区是连续的
❖ 编码区是间隔的， 是不连续的
体外DNA复制过程——PCR技术 P10 图1—8 名称：多聚酶链式反应 原理：DNA双链复制
过程：
变性（解链）
90—95℃
复性（ 引物结合） 延伸
三将、目将的目基的因基插因入导到入农受体杆细菌胞中的Ti质粒的T－
D转N化A上—→—→目导的入基因植进物入细_受胞__体→__细_整_胞_合_内到，受并体且细在胞 的染色体D受N体A上细胞→内表维达持_稳__定__和_表__达__的过程
农杆菌转化法（P12）
将目的基因导入 植物细胞
基因枪法
花粉管通道法
不
目的
获得自然界中已 获得自然界中不 存在的蛋白质 存在的蛋白质
同
基本 途径
遵循中心法则
先中心法则的逆 推，再遵循中心 法则
影印平板培养法——是一种能达到在一系列 培养皿的相同位置上出现相同遗传型菌落 的接种培养方法。
用放射性同 位素标记含 有目的基因 的DNA片段
（3）蛋白质分子之间的杂交 （翻译）
——抗原—抗体杂交技术
2.个体生物学水平的鉴定： 鉴定—— 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
接种试验
活性比较
E：基因工程和蛋白质工程的比较
基因工程 蛋白质工程
相同
均是基因工程，蛋白质工程是 第二代基因工程
概念 P1
P27 黑体字