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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
重点中学基因工程的第一轮复习知识点梳理.ppt
转化 过程
性质粒末的端T，－D这N类A上限→制酶→称取为卵同(受尾精酶。但受态两细种胞同→尾重酶组切表 割农形杆成菌→的导DN入A片植物段经卵连)→接显后微所注形射→成的达重载组体序与列感受，态不细 能于细细被同胞胞的原 尾→D整来 酶N合的 。A到→限受表制体达酶所受得识精具卵有别动发新和物育性切→状割获的。E胞胞c混o吸R合I收→和D感NMA受u分n态I子属细
a 、外源基因在受体细胞中表达的理论基础 ① 基因是控制生物性状的基本遗传单位 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
b 、基因拼接的理论基础
① DNA基本组成单位都是4种脱氧核苷酸 ② DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构 ③ DNA都遵循碱基互补配对原则
二、基因工程的基本工具
找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
4、蛋白质工程的概念
是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功 能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成， 对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质， 以满足人类的生产和生活的需求。
蛋白质工程的基础: 蛋白质分子的结构规律及其生 物功能的关系
蛋白质工程的实质： 改造基因
作用 部位
磷酯粘酶酸键性 切二末 割端 形， 成磷酯这的酸 键二类DN限A片制段磷酯酶酸键经称二连为接同后尾磷酯所酸 键酶形二。成但的两碱的重种基氢组同对键序间尾列，
作用 结果
形末末不Mu成端端能n黏或I被属性平原于来同形DN的尾成A分重限酶子组制。酶形D所N成A分识新子别的和切游氧离 核割的苷。脱酸Eco形DRNI成A分和单子链
非编码区 启动子
与RNA聚合酶 结合位点
编码区 转录
非编码区 终止子
mRNA
原核生物的基因结构
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。
高三一轮基因工程共27页PPT资料
目的 人工种子；
培育；③检测有毒物质；
④生产药物、杀虫剂等；④生理、病理、药理学
⑤转基因植物的培育 的研究
3．下列有关细胞工程的叙述中，不. 正确的是
( D)
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
(2019·江苏高考，20－A)
B．去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶
处理
植物细胞
动物细胞 微生物细胞
农杆菌转化法、基
常用
显微注射技 感受态细胞法
因枪法、花粉管通
方法
术
(用 Ca2＋处理)
道法
受体 受精卵、体细胞 受精卵
细胞
原核细胞
(4)目的基因的检测与鉴定：
1．下列有关基因工程的叙述中，不．正确的是(双选)( BC ) A．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
载体。
(6)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。(外源 DNA)的能力极弱
细胞工程
1．植物体细胞杂交与单克隆抗体的制备过程比较
步骤 植物体细胞杂交过程 原生质体的制
(2011·浙江高考，6－B)
B．应用DNA 探针技术可以检测转基因抗冻番茄植株中
目的基因的存在及其完全表达(2011·四川高考，5－D)
C．用限制性核酸内切酶可以切割烟草花叶病毒的核酸
(2010·浙江高考，2－A)
D．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得
能产生人干扰素的菌株
(2010·全国卷Ⅱ， 5－B)
基因B
C．利用DNA 聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
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
基因工程一轮复习66页PPT
END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
基因工程一轮复习4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
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DNA聚合酶的作用
AATTG TTAAC
DNA聚合D酶NA聚合D酶NA聚合DN酶A聚合D酶NA聚合酶
A A
T
T
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
不需要 在两个DNA片 段之间形成磷 酸二酯键
形成完整的重 组DNA分子
基因工程
需要
将单个脱氧核苷酸加 到已存在的核酸片段 上，形成磷酸二酯键
一、目的基因的获取
1、目的基因主要是_编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因___ 2、获取基因的许多 DNA片断，导入到受体菌的群体中， 各个受体一、基因工程的基本操作工具
基因工程的概念
基因工程，通俗地说，就是按照人们的意愿，把一 种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放 到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状 。
DNA重组技术或基因拼接技术
生物体外 基因重组 剪切→拼接→导入→检测表达
定向改造性状、打破物种界限和部分基因的比较小大无
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
（二）利用PCR技术扩增目的基因
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。
人类需要的生物类型和生物产品
DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具
“分子手术刀”-- 限制性核酸内切酶 “分子缝合针”-- DNA连接酶 “分子运输车”-- 载体
一、 限制酶——“分子手术刀”
1、来源： 主要是从原核生物中分离纯化出来的一
种酶 化学本质：蛋白质。
2、特性：识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸
D．限制性内切酶可从原核生物中提取
二、 DNA连接酶——“分子缝合针”
1、种类： E·coli DNA连接酶（黏性末端） T4 DNA连接酶 （黏性末端和平末端）
2、作用部位：磷酸二酯键
DNA连接酶的缝合作用
可把黏性末端之间的 缝隙“缝合”起来，
两DNA片段要具有互补 的黏性末端才能拼起来
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
形成DNA的一条 链
DNA复制
与DNA有关的酶
1．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变
化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶
、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是
()
C
A．①②③④ ③
C．①④②③ ②
B．①②④ D．①④③
三、载体——“分子运输车”
1、载体的作用 将 目的基因 转移到受体细胞中去。
2、常用的载体 质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
3、作为载体必须具备的条件
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
最常用运载体——质粒
质粒——裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，
并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
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。
3、作用： 可用于目的基因和载体的切割
限制酶是一类酶，而不是一种酶。
4、结果： 形成两种末端
黏性末端 平末端
5
A
磷
4
1
酸
Hale Waihona Puke 32二酯
T
5
键
4
1
3
2
EcoRI限制酶的切割
黏性末端 被限制酶切开的DNA 两条单链的切口，带有几 个伸出的核苷酸，他们之 间正好互补配对，这样的 切口叫黏性末端。
编码区
ATGTGCACGTAGTTA TACACGTGCATCAAT
AUGUGCACGUAGUUA
非编码区 终止子
启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起 始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。
RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合 的一种蛋白质.
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断， 它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱 离下来，使转录终止。
2.真核细胞的基因结构
非编码区
编码区
非编码区
编码蛋白质
启动子
RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
终止子
外显子： 能够编码蛋白质的序列叫做外显子 内含子： 不能编码蛋白质的序列叫做内含子
3.原核细胞与真核细胞的基因结构比较
连续
不连续
编码区 非编码
知识点二：基因工程基本操作的四个步骤 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
二、基因工程的基本操作程序
知识点一：基因的结构 1.原核细胞的基因结构
非编码区
编码区
非编码区
…A‥………ATGTGCACGTAGTTA………‥G… …T‥启…动子……TACACGTGCATCAAT……终…止子‥C…
编码区上游
编码蛋白质 调控遗传信息的表达
（调控程序）
编码区下游
非编码区 启动子
RNA聚合酶
有标记基因的存 在，可用含青霉 素的培养基鉴别。
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
有切割位点
典例1.下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是( C )
A．染色体和质粒的化学本质都是DNA B．染色体和质粒都只存在于原核细胞中 C．染色体和质粒都与生物的遗传有关 D．染色体和质粒都可作为基因工程的常用载体
黏性末端
SmaI限制酶的切割
当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开 的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切 口叫平末端。
平末端
平末端
例1.下列有关基因工程中限制性内切酶的描
述，错误的是 ( C )
A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱 氧核苷酸序列
B．限制性内切酶的活性受温度影响
C．限法)
提取某种生物的全部DNA 用适当的限制酶切
一定大小的DNA片段 将DNA片段与单链mRNA
反（逆）转录酶 单链互补DNA DNA聚合酶
双链cDNA片段 与载体连接