高中生物选修三专题一基因工程PPT课件
合集下载
【公开课课件】人教版高中生物选修三课件：专题一基因工程(共77张PPT)
免疫-抗体
蛋白质是生命活动的 主要承担者 。
蛋白质工程实例
实例一：干扰素的保存 原因:干扰素易形成二聚体,变性使活性降低。 设计:如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨 酸，那么在-70℃的条件下，可以保存半年。
一、蛋白质工程的崛起的缘由
基因工程在原则上只能生产自然界已存 在的蛋白质。
蛋白质工程能产生自然界原本不存在的 新的蛋白质。
许多工业用酶是在改变天然酶的特性后，才 使之适应生产和使用需要的。
旁栏思考题
你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工 程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划 之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大 的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组 织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了 两项重大国际合作行动：一项是由中国科学 家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”； 另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血 浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质 组计划的帷幕。
P27/“讨论”
3、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。
4、蛋白质工程与基因工程的关系
蛋白质工程是在基因工程的基础上， 延伸出来的第二代基因工程，是包含多学 科的综合科技工程领域。
导入微生物细胞 ——Ca2+处理成感受态细胞
1、将目的基因导入植物细胞:
卵细胞 极核
花粉粒
花粉粒萌发
花 粉 管
花 粉 管
精子
（2）
受 精 卵
受精卵 受精极核
2、将目的基因导入动物细胞:
含目的基因的表达载体提纯
人教版高中生物选修3课件：专题1 基因工程 (共36张PPT)
该方法是根据碱基互补配对原则， 把互补的双链DNA解开，把单链的DNA 小片段用同位素、荧光分子或化学发 光剂等进行标记，之后同被检测的DNA 中的同源互补序列杂交，从而检出所 要查明的DNA或基因。
目的基因的检测示意图
检测目的基因是否转录出了mRNA
过程:用上述探针和转基因生物的 mRNA杂交，若出现杂交带，表明目 的基因转录出了mRNA.
为具有新性状的动物
Ca2＋
微生 物细
胞
处理 增大 细胞 壁通
原核 细胞 或酵 母菌
透性
用Ca2＋处理细胞→感受 态细胞→重组表达载体 DNA分子与感受态细胞 混合→感受态细胞吸收
4.目的 基因的 检测与 鉴定
1.3 应用
一、基因工程的应用、安全性和生物武器 1．基因工程的应用 (1)动物:提高生长速度从而提高产品产量; 改善畜产品品质;生产药物;器官移植供体等 (2)植物:抗虫植物、抗病植物和抗逆植物; 利用转基因改良植物的品质. (3)基因诊断:采用基因检测的方法来判断患 者是否出现了基因异常或携带病原体。 (4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺 陷基因的治疗方法.
中心法则
复 制
DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
逆转录
蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功
能→设计蛋白 目的基因的获取
质结构→推测 →基因表达载体
区 过 氨基酸序列→ 的构建→将目的
别
程
推测脱氧核苷 基因导入受体细 酸序列→合成 胞→目的基因的
DNA→表达 检测与鉴定
出蛋白质
D.多次重复.
PCR技术扩增与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
目的基因的检测示意图
检测目的基因是否转录出了mRNA
过程:用上述探针和转基因生物的 mRNA杂交，若出现杂交带，表明目 的基因转录出了mRNA.
为具有新性状的动物
Ca2＋
微生 物细
胞
处理 增大 细胞 壁通
原核 细胞 或酵 母菌
透性
用Ca2＋处理细胞→感受 态细胞→重组表达载体 DNA分子与感受态细胞 混合→感受态细胞吸收
4.目的 基因的 检测与 鉴定
1.3 应用
一、基因工程的应用、安全性和生物武器 1．基因工程的应用 (1)动物:提高生长速度从而提高产品产量; 改善畜产品品质;生产药物;器官移植供体等 (2)植物:抗虫植物、抗病植物和抗逆植物; 利用转基因改良植物的品质. (3)基因诊断:采用基因检测的方法来判断患 者是否出现了基因异常或携带病原体。 (4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺 陷基因的治疗方法.
中心法则
复 制
DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
逆转录
蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功
能→设计蛋白 目的基因的获取
质结构→推测 →基因表达载体
区 过 氨基酸序列→ 的构建→将目的
别
程
推测脱氧核苷 基因导入受体细 酸序列→合成 胞→目的基因的
DNA→表达 检测与鉴定
出蛋白质
D.多次重复.
PCR技术扩增与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
高中生物人教版选修3课件：专题1 基因工程
如何利用规律实现更好记忆呢？
-26-
专题整合
超级记忆法-记忆规律
第四个记忆周期是 1天 第五个记忆周期是 2天 第六个记忆周期是 4天 第七个记忆周期是 7天 第八个记忆周期是15天 这五个记忆周期属于长期记忆的范畴。 所以我们可以选择这样的时间进行记忆的巩固，可以记得更扎实。
如何利用规律实现更好记忆呢？
-11-
专题整合
什么是学习力-常见错误学习方式
案例式 学习
顺序式 学习
冲刺式 学习
-12-
专题整合
什么是学习力-高效学习必备习惯
积极 主动
以终 为始
分清 主次
不断 更新
-13-
高效学习模型
专题整合
高效学习模型-学习的完整过程
方向
资料
筛选
认知
-15-
专题整合
高效学习模型-学习的完整过程
消化
固化
-32-
专题整合
超级记忆法-记忆方法
TIP1：NPC代入，把自己想成其中的人物，会让自己的记忆过程更加有趣 （比如你穿越回去，成为了岳飞的母亲，你会在什么背景下怀着怎样的心情在 背上刺下“精忠报国”四个字）； TIP2：越夸张越搞笑，越有助于刺激我们的大脑，帮助我们记忆，所以不妨在 编故事时，让自己脑洞大开，尝试夸张怪诞些~
优秀同龄人的陪伴 让你的青春少走弯路 -6-
专题整合
小案例—哪个是你
忙忙叨叨，起早贪黑， 上课认真，笔记认真， 小A 就是成绩不咋地……
好像天天在玩， 上课没事儿还调皮气老师， 笔记有时让人看不懂， 但一考试就挺好…… 小ents
1. 什么是学习力 2. 高效学习模型 3. 超级记忆法 4. 费曼学习法
-20-
-26-
专题整合
超级记忆法-记忆规律
第四个记忆周期是 1天 第五个记忆周期是 2天 第六个记忆周期是 4天 第七个记忆周期是 7天 第八个记忆周期是15天 这五个记忆周期属于长期记忆的范畴。 所以我们可以选择这样的时间进行记忆的巩固，可以记得更扎实。
如何利用规律实现更好记忆呢？
-11-
专题整合
什么是学习力-常见错误学习方式
案例式 学习
顺序式 学习
冲刺式 学习
-12-
专题整合
什么是学习力-高效学习必备习惯
积极 主动
以终 为始
分清 主次
不断 更新
-13-
高效学习模型
专题整合
高效学习模型-学习的完整过程
方向
资料
筛选
认知
-15-
专题整合
高效学习模型-学习的完整过程
消化
固化
-32-
专题整合
超级记忆法-记忆方法
TIP1：NPC代入，把自己想成其中的人物，会让自己的记忆过程更加有趣 （比如你穿越回去，成为了岳飞的母亲，你会在什么背景下怀着怎样的心情在 背上刺下“精忠报国”四个字）； TIP2：越夸张越搞笑，越有助于刺激我们的大脑，帮助我们记忆，所以不妨在 编故事时，让自己脑洞大开，尝试夸张怪诞些~
优秀同龄人的陪伴 让你的青春少走弯路 -6-
专题整合
小案例—哪个是你
忙忙叨叨，起早贪黑， 上课认真，笔记认真， 小A 就是成绩不咋地……
好像天天在玩， 上课没事儿还调皮气老师， 笔记有时让人看不懂， 但一考试就挺好…… 小ents
1. 什么是学习力 2. 高效学习模型 3. 超级记忆法 4. 费曼学习法
-20-
人教版高中生物选修3专题一课题113基因工程的应用课件共39张PPT[可修改版ppt]
![人教版高中生物选修3专题一课题113基因工程的应用课件共39张PPT[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/4517662319e8b8f67d1cb95f.png)
胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。
将合成的胰岛 素基因导入大肠杆 菌，每2000L培养液 就能产生100g胰岛 素！使其价格降低 了30%-50%!
用转基因的植物生产药物
转基因抗乙肝西红柿(中国)，虽然不能治愈 乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能 代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食 品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁 殖，使转入的基因稳定化。
注意事项： 要用同一种限制酶切取目的基因
和运载体，并用DNA连接酶连接。 1、常用的受体细胞： 大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植 物细胞等 2、常用微生物作受体细胞的原因：
微生物增殖快、代谢快、目的产物多
一般检测：标记基因是否表达
1、基因工程与作物育种
抗虫转基因植物
生长快、肉质好的转基因 乳汁中含有人生长激素的
甚至还可以吸收和转化污染物。
“金大米”
转基因草莓
有玫瑰花和柠檬的香味 转基因西红柿
转基因植物的安全性争论
• 支持派认为：如果转基因农业生物技术得 不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且 强调，迄今为止并没有发现转基因食品危 害人体健康和环境的确切证据。
转基因生物有利的一面:
⑴改变传统的育种方式缩短育种时间。培育 出高产优质、抗病虫害、抗旱、抗盐碱，抗除 草剂等特性的作物新品种。
2、“基因针线”——DNA连接酶
连 GCATTACGAT接酶TAGCTATAATATCGCGGCTAATGCTATAAATTCGCGCGTAATAT
连接酶的作用：将脱氧核糖和磷酸交 替连接的DNA骨架
连接的部位： 的缺口“缝合”。 生成磷酸二酯键
生物：专题1《基因工程》课件(1)(新人教版选修3)
核 生Ｒ 物 转录
Ｐ
Ｏ
RNA聚合酶
lacZ
结构基 因
lacY
lacA
转录
基
因 信使 R糖 半乳糖苷酶
酶
酶
调 阻抑物与乳糖结合后构象发生了改变，因而不能与
控 操纵基因结合，使得结构基因进行转录。
第二步： 基因表达载体的构建
核心
目的基因与载体结合成为重组基因
需要 哪两种
工具
总结：表达载体需由哪几部分组成
③分类：E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
二者在性质 上的区别
• 基因的针线——DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝 隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的 断口连接起来(形成磷酸二酯键)，这样一 个重组的DNA分子就形成了。
（3）运载体
①作用：将外源基因送入受体细胞。
为什么 要具备 这些条件
第一步：获取式图
通过对 受体菌的 培养而 储存基因
第一步：获取术合成DNA
PCR:聚合酶链式反应.是以DNA变性、复制的
某些特性为原理设计的. 前提条件是必须对目的基因有一定的了解，
②具备的条件： 能在宿主细胞内复制，并稳定地保存 有多个限制酶切点，与外源基因连接。 具有某些标记基因， 便于进行筛选 对受体细胞无害
③举例：质粒（常用）、噬菌体 和动植物病毒。
质粒特点： 1、细菌染色体外双链环状DNA分子 2、能自我复制并在受体细胞中稳定存在 3、有一个或多个限制酶切点 4、有特殊的遗传标记基因
蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以制造
新型的蛋白质。
一、蛋白质的改造
• 干扰素在体外保存困难 将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸
人教版高中生物选修3专题1第3节基因工程的应用课件共34张PPT[可修改版ppt]
![人教版高中生物选修3专题1第3节基因工程的应用课件共34张PPT[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/a6636cc54a7302768f993958.png)
• 基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射 生长激素。而生长激素的获得很困难。以前， 要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底 部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
• 基因工程在环保方面有什么应用？ 1）用于环境监测。 2）用于被污染环境的净化。
• 通过基因工程方法怎样进行环境监测？ 例如：用DNA探针可以检测饮用水中
病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏， 1吨水中有10个病毒也能检测出来。
• DNA分子杂交原理：
DNA分子杂交是基因诊断最基本的方 法之一。其基本原理是：互补的DNA单链 能够在一定条件下结合成双链，即能够进行 杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基 互补配对进行。因此，当用一段已知基因的 核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触， 若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测 基因中含有已知的基因序列。
• 就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？
转基因动物的乳腺。
• 什么叫转基因动物？ 是指把人或哺乳动物的某种基因导入到
哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里， 目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞 分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使 每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表 达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产 品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
加特异表达的启动子）
形成胚胎 将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转
入的基因才能表达）
• 什么叫显微注射技术？
用口径为1μm的DNA 注射器，将大量的目的基 因片段注入到受精卵的核 内，然后把经过注射的受 精卵移植到另一只雌性动 物的子宫内，使受精卵发 育为转基因动物。
人教版高中生物选修3专题1第3节基因工程的应用课件共40张PPT[可修改版ppt]
![人教版高中生物选修3专题1第3节基因工程的应用课件共40张PPT[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/817dd3d459eef8c75fbfb3e2.png)
1.用于提高动物生长速度
2.用于改善畜产品的品质
如转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量降低， 营养成分不变
3.用转基因的动物生产药物
• 什么叫转基因动物？
是指把人或哺乳动物的某种基因导入到 哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里， 目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞 分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使 每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表 达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产 品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
转黄瓜抗青枯病基因的 马铃薯
不会引起过敏的转基因大豆
4.利用转基因改良植物的品质
提高观赏价值
基因工程在农业上的应用：
1）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的
蛋白质含量。如“转基因高赖氨酸玉米”植 株。 2）抗逆性品种
将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗 盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作 物体内，将从根本上改变作物的特性。如转
转基因动物作器官移植的供体
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素直接从生物体的哪些结构中提取？
药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可
高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
原理：利用DNA分子杂交原理；
• 基因诊断技术在什么方面发展迅速？
在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前 已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。
• 举例
1）β—珠蛋白的DNA探针 → 镰刀状细胞贫 血症
2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 → 苯丙酮尿症
（2）基因治疗——实验阶段
2.用于改善畜产品的品质
如转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量降低， 营养成分不变
3.用转基因的动物生产药物
• 什么叫转基因动物？
是指把人或哺乳动物的某种基因导入到 哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里， 目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞 分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使 每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表 达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产 品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
转黄瓜抗青枯病基因的 马铃薯
不会引起过敏的转基因大豆
4.利用转基因改良植物的品质
提高观赏价值
基因工程在农业上的应用：
1）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的
蛋白质含量。如“转基因高赖氨酸玉米”植 株。 2）抗逆性品种
将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗 盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作 物体内，将从根本上改变作物的特性。如转
转基因动物作器官移植的供体
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素直接从生物体的哪些结构中提取？
药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可
高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
原理：利用DNA分子杂交原理；
• 基因诊断技术在什么方面发展迅速？
在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前 已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。
• 举例
1）β—珠蛋白的DNA探针 → 镰刀状细胞贫 血症
2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 → 苯丙酮尿症
（2）基因治疗——实验阶段
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（3）基因的构建 基因组的构建提取某生物用适当
全部DNA
限制酶切割
许多 DNA片段
与载体录酶 核酸酶H DNA聚合酶
与体的构建
2.构建零件及其作用
（3）终止子 一段特殊结构 的DNA片段，位于基因的尾端， 作用是使转录在所需要的地 方停止。
（4）标记基因 鉴别受体细胞 中是否含有目的基因，从而将含 有目的基因的细胞筛选出来。
(5) 复制原点
（三）将目的基因导入受体细胞
将目的基因导入受体细胞并且在受体细胞内维持稳 定和表达的过程称为转化。
2. 过程
高温变性(DNA解旋) （90~95℃）
低温退火(引物结合) （55~60℃）
多次 重复
中温延伸(互补链合成) （70~75℃）
3.特点：指数形式扩增
双链DNA是在高温条件下解链为单链DNA的，因此整个 过程不需要解旋酶。
3.通过DNA合成仪直接合成目的基因 当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以
含目的基转基因 发 雌性动物输卵 动 物 育 管或子宫
含目的基因 的受精卵
分分 化裂
移 早期 植 胚胎
3.导入微生物细胞 (Ca2+ 处理法) (1)过程
GA A T T C CTTAAG
（二）DNA连接酶——“分子缝合针”
G CTTAA
AATTC G
（二）DNA连接酶——“分子缝合针”
1.连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来， 使之成为一个完整的DNA分子
磷酸二酯键
GA A T T C C T T A AG
磷酸二酯键
2.连接酶的部位： 磷酸二酯键，不是氢键
杂交双链 单链DNA
双链DNA
2.利用PCR技术扩增目的基因 (1) 原理 PCR是聚合酶链式反应（polymerase chain reaction）,它是利用DNA 双链复制的原理，将 基因的核苷酸序列不断的加以复制，使其数量呈 指数方式增加。因为整个过程是在体外进行，所 以又叫做体外DNA扩增技术。
• DNA分子上具有多个限制 酶切割位点；
• 能在宿主细胞中进行自我 复制；
• DNA分子上具有特殊的标 记基因；
• 对宿主细胞无影响。
二、基因工程的基本操作程序
第一步 第二步 第三步 第四步
获取目的基因 构建表达载体 导入受体细胞 目的基因检测与鉴定
（一）目的基因的获取1.从基因中获取目的基因3.连接酶的类型（按来源分类）
(1) E.coli DNA连接酶： 只能连接双链DNA片段互补
(来源于大肠杆菌) 的粘性末端
(2) T4 DNA连接酶： 既可以连接双链DNA片段 互补的粘 （来源于T4噬菌体） 性末端，又可以“缝合”双链DNA
片段的平末端
（三）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
1.作用： 将外源基因送入受体细胞
2.条件： • 能在宿主细胞内复制并稳定地保存； • 具有多个限制酶切位点,便于目的基因插入； • 具有标记基因，便于筛选； • 必需是安全的，对宿主细胞无害。
3.种类： 质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
质粒
• 细菌拟核DNA之外能自主 复制的小型双链环状DNA 分子；
（二）基因表达载体的构建
质粒
重组DNA 限制酶
目的基因
DNA连接酶
（二）基因表达载体的构建
1.构建目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可遗传给下
一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。 2.构建零件及其作用
（1）目的基因 （2）启动子 RNA聚合酶识别 和结合的一段特殊结构的DNA 片段，位于基因的首端，RNA 聚合酶与之结合才能驱动基因 转录出mRNA，进而获得需要的 蛋白质。
（在G与A之间切割） C T T ︰ A A G ︰↑
中轴线
︰
↓
SmaⅠ
CCC GGG
︰
（在G与C之间切割） G G G︰↑C C C
︰
G CTTAA
AATTC G
粘性末端
CCC
GGG
GGG
CCC
平末端
切割DNA分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）
（二）DNA连接酶——“分子缝合针”
GA A T T C CTTAAG
将含有某种生物不同基因的许多片段，导入受体菌的 群体中储存，各个受体菌包含了某种生物所有的菌包含了一种生物部分基的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、 土壤农杆菌和动植物细胞等。
导入受体细胞的方法主要是借鉴细菌或病毒侵染细 胞的途径，且因受体细胞的不同而不同。
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/3
1.导入植物细胞 （1）农杆菌转化法
（2）其他方法 基因枪法 花粉管通道法
2.导入动物细胞 (显微注射技术)
测得或核苷酸序列已知时，可采用此种方法。
蛋白质的氨 推
mRAN
推 基因DNA的核 合
基酸顺序 测 核苷酸序列 测 苷酸序列 成
目的 基因
DNA合成仪
（二）基因表达载体的构建
用限制酶切割质粒使之出现一个切口，将 目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与 切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用 下连接形成重组DNA分子，即基因表达载体。
1.分布：主要从原核生物中分离纯化出来
2.特点：特异性，即能够识别双 链DNA分子的某种特定核苷 酸序列，并且切割每一条链 中特定部位的两个核苷酸之 间的磷酸二酯键，使之断开。
3. 结果：在识别序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；
在识别序列中轴线处切割，产生平末端。
↓ ︰︰
EcoRⅠ
G A A︰T T C
专题一 基因工程
基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计， 并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以 新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的 生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子 水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技 术。
一、DNA重组技术的基本工具
（一）限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
全部DNA
限制酶切割
许多 DNA片段
与载体录酶 核酸酶H DNA聚合酶
与体的构建
2.构建零件及其作用
（3）终止子 一段特殊结构 的DNA片段，位于基因的尾端， 作用是使转录在所需要的地 方停止。
（4）标记基因 鉴别受体细胞 中是否含有目的基因，从而将含 有目的基因的细胞筛选出来。
(5) 复制原点
（三）将目的基因导入受体细胞
将目的基因导入受体细胞并且在受体细胞内维持稳 定和表达的过程称为转化。
2. 过程
高温变性(DNA解旋) （90~95℃）
低温退火(引物结合) （55~60℃）
多次 重复
中温延伸(互补链合成) （70~75℃）
3.特点：指数形式扩增
双链DNA是在高温条件下解链为单链DNA的，因此整个 过程不需要解旋酶。
3.通过DNA合成仪直接合成目的基因 当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以
含目的基转基因 发 雌性动物输卵 动 物 育 管或子宫
含目的基因 的受精卵
分分 化裂
移 早期 植 胚胎
3.导入微生物细胞 (Ca2+ 处理法) (1)过程
GA A T T C CTTAAG
（二）DNA连接酶——“分子缝合针”
G CTTAA
AATTC G
（二）DNA连接酶——“分子缝合针”
1.连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来， 使之成为一个完整的DNA分子
磷酸二酯键
GA A T T C C T T A AG
磷酸二酯键
2.连接酶的部位： 磷酸二酯键，不是氢键
杂交双链 单链DNA
双链DNA
2.利用PCR技术扩增目的基因 (1) 原理 PCR是聚合酶链式反应（polymerase chain reaction）,它是利用DNA 双链复制的原理，将 基因的核苷酸序列不断的加以复制，使其数量呈 指数方式增加。因为整个过程是在体外进行，所 以又叫做体外DNA扩增技术。
• DNA分子上具有多个限制 酶切割位点；
• 能在宿主细胞中进行自我 复制；
• DNA分子上具有特殊的标 记基因；
• 对宿主细胞无影响。
二、基因工程的基本操作程序
第一步 第二步 第三步 第四步
获取目的基因 构建表达载体 导入受体细胞 目的基因检测与鉴定
（一）目的基因的获取1.从基因中获取目的基因3.连接酶的类型（按来源分类）
(1) E.coli DNA连接酶： 只能连接双链DNA片段互补
(来源于大肠杆菌) 的粘性末端
(2) T4 DNA连接酶： 既可以连接双链DNA片段 互补的粘 （来源于T4噬菌体） 性末端，又可以“缝合”双链DNA
片段的平末端
（三）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
1.作用： 将外源基因送入受体细胞
2.条件： • 能在宿主细胞内复制并稳定地保存； • 具有多个限制酶切位点,便于目的基因插入； • 具有标记基因，便于筛选； • 必需是安全的，对宿主细胞无害。
3.种类： 质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
质粒
• 细菌拟核DNA之外能自主 复制的小型双链环状DNA 分子；
（二）基因表达载体的构建
质粒
重组DNA 限制酶
目的基因
DNA连接酶
（二）基因表达载体的构建
1.构建目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可遗传给下
一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。 2.构建零件及其作用
（1）目的基因 （2）启动子 RNA聚合酶识别 和结合的一段特殊结构的DNA 片段，位于基因的首端，RNA 聚合酶与之结合才能驱动基因 转录出mRNA，进而获得需要的 蛋白质。
（在G与A之间切割） C T T ︰ A A G ︰↑
中轴线
︰
↓
SmaⅠ
CCC GGG
︰
（在G与C之间切割） G G G︰↑C C C
︰
G CTTAA
AATTC G
粘性末端
CCC
GGG
GGG
CCC
平末端
切割DNA分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）
（二）DNA连接酶——“分子缝合针”
GA A T T C CTTAAG
将含有某种生物不同基因的许多片段，导入受体菌的 群体中储存，各个受体菌包含了某种生物所有的菌包含了一种生物部分基的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、 土壤农杆菌和动植物细胞等。
导入受体细胞的方法主要是借鉴细菌或病毒侵染细 胞的途径，且因受体细胞的不同而不同。
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/3
1.导入植物细胞 （1）农杆菌转化法
（2）其他方法 基因枪法 花粉管通道法
2.导入动物细胞 (显微注射技术)
测得或核苷酸序列已知时，可采用此种方法。
蛋白质的氨 推
mRAN
推 基因DNA的核 合
基酸顺序 测 核苷酸序列 测 苷酸序列 成
目的 基因
DNA合成仪
（二）基因表达载体的构建
用限制酶切割质粒使之出现一个切口，将 目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与 切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用 下连接形成重组DNA分子，即基因表达载体。
1.分布：主要从原核生物中分离纯化出来
2.特点：特异性，即能够识别双 链DNA分子的某种特定核苷 酸序列，并且切割每一条链 中特定部位的两个核苷酸之 间的磷酸二酯键，使之断开。
3. 结果：在识别序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；
在识别序列中轴线处切割，产生平末端。
↓ ︰︰
EcoRⅠ
G A A︰T T C
专题一 基因工程
基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计， 并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以 新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的 生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子 水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技 术。
一、DNA重组技术的基本工具
（一）限制性核酸内切酶——“分子手术刀”