基因工程复习课 PPT课件
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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
2024届高三二轮复习生物：基因工程-限制酶,基因表达载体的构建、引物课件
习题
引 ②作用： 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸
③特点：
a.通常20-30个核苷酸序列 b.两种引物之间不发生碱基互补配对
c.同一种引物之间不发生碱基互补配对
d.与目的基因两端的序列互补
④为什么要用引物？ 耐高温DNA聚合酶不能从头开始DNA，只能从3’端延伸DNA链。
基因工程基本工具
【DNA连接酶] (1)作用:将双链DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键。 (2)常见种类: E·coli DNA连接酶( 只连黏性末端) T4 DNA连接酶( 两种末端都能连 )。
基因工程基本工具
【最常用的载体运载体——质粒]p72 是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外， 并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
注意：区分启动子和终止子与起始密码子和终止密码子 启动子和终止子位于DNA上，是基因表达载体必需的部分， 而起始密码子和终止密码子位于mRNA上，决定翻译的开始和结束。
限制酶
同一种限制酶切（单酶切）
单酶切缺点:
A. 质粒重新环化 B. 目的基因自身环化 C. 质粒与目的基因反向连接(后果)
DNA连接 酶
通常选择与切割目的基因相同的限制酶切割质粒，如图中PstⅠ； 为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接（或为了保证目的基因和质粒发生定 向连接）可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种不同的限制酶分别切割目的基因和质粒。
习题
（1）据图1可得到含有多个限制酶切位点的S蛋白基因序列，若要在短时间内获得大量 的S蛋白基因，可采取的方法是__________，该方法的实质是进行__________。该过 程需要人工合成部分核苷酸片段，合成的该片段具有的特点是_______________（答 两点）；若合成的该部分核苷酸片段过短，可能带来的影响是 ____________________。 （2）获得足够量的S蛋白基因后须构建基因表达载体， 其目的是____________________。如图2是相关的质粒，要保证S蛋白基因的正确表 达，需选用___________和HindⅢ酶进行切割，且不破坏标记基因。
基因工程复习课件
转基因生物的 mRNA
转基因生物的 蛋白质
DNA与DNA之间 DNA与RNA之间杂交 抗原与抗体杂交 的杂交
2、个体生物学水平鉴定：如一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞 后，是否赋予了植物抗虫或抗病特性，需要做 抗虫或抗病的接种 ___________ 实验。
例2、 上图表示一项重要的生物技术，其中a、b、c、d均为物 质，下列描述中正确的是（ AD ） A．切割d的物质与物质b 可以是不同种类 B．b识别特定的核苷酸序列，并将A与T之间的氢键切开 C．c连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对 D．该技术是在细胞外的环境中进行操作的
1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 黏性末端
黏性末端
磷酸二酯 １、限制酶作用于____________ 键 2、不同的限制酶切割ＤＮＡ时，可能切出相同的黏性末端吗？可能 例题3
2、 DNA连接酶——“分子缝合针”
磷酸二酯 键 作用部位：_________
返回
例1、下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，依次表示何种 酶的作用。 限制酶 DNA连接酶 解旋酶 DNA聚合酶 A____________,B______________,C__________,D__________
生长激素基因 → mRNA → 生长激素
转录 翻译
(5)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生 长的，说明已导入了 普通质粒或重组质粒 ______________ ，反之则没有导入。
概念图总结
操作的四个步骤
操作的三种工具
基因工程
所应用的四个领域
成功的两个理论基础
基因拼接的理论基础 外源基因在受体内表达的理论基础
已知序列
基因工程培训课件(ppt 49页)
高抗ⅹ矮病 F1 高抗 自交 F2（高抗、矮抗、高病、矮病）。
（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。
为将止F。2矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离
生物材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小
麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子
非生物材
料：根据需要自选
方案2：
（1）育种名称：单倍体育种 （2）所选择的生物材料：A、B。 （3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。 （4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：1/4。 （5）写出育种的简要过程（可用图解） 高抗ⅹ矮病 F1高抗 F加1花倍药成离为体纯培合养的高抗单、倍矮体抗植、株高，病再、经矮秋病水植仙株素。处理，染色体 （6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。 挑选矮秆抗锈病的植株即可。
8、基因工程中常用细菌等原核生物作 受体细胞的原因不包括( D )
A.繁殖速度快 B.遗传物质相对较少 C.多为单细胞，操作简便 D.DNA为单链，变异少
9、萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞，
获得了高水平的表达。这一研究成果表明
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相
同 ②萤火虫与烟草植物共用一套密码子③
对应的内容，正确的组合是( C )。
供体
剪刀
针线
运载体
受体
A 质粒
限制性 核酸内 切酶
DNA连 接酶
提供目的基 大肠杆 因的生物 菌等
B
提供目的基 DNA连 因的生物 接酶
限制性 内切酶
质粒
大肠杆 菌等
C
提供目的基 因的生物
限制性 核酸内 切酶
DNA连 接酶
质粒
大肠杆 菌等
D
大肠杆菌等
DNA连 接酶
（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。
为将止F。2矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离
生物材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小
麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子
非生物材
料：根据需要自选
方案2：
（1）育种名称：单倍体育种 （2）所选择的生物材料：A、B。 （3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。 （4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：1/4。 （5）写出育种的简要过程（可用图解） 高抗ⅹ矮病 F1高抗 F加1花倍药成离为体纯培合养的高抗单、倍矮体抗植、株高，病再、经矮秋病水植仙株素。处理，染色体 （6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。 挑选矮秆抗锈病的植株即可。
8、基因工程中常用细菌等原核生物作 受体细胞的原因不包括( D )
A.繁殖速度快 B.遗传物质相对较少 C.多为单细胞，操作简便 D.DNA为单链，变异少
9、萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞，
获得了高水平的表达。这一研究成果表明
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相
同 ②萤火虫与烟草植物共用一套密码子③
对应的内容，正确的组合是( C )。
供体
剪刀
针线
运载体
受体
A 质粒
限制性 核酸内 切酶
DNA连 接酶
提供目的基 大肠杆 因的生物 菌等
B
提供目的基 DNA连 因的生物 接酶
限制性 内切酶
质粒
大肠杆 菌等
C
提供目的基 因的生物
限制性 核酸内 切酶
DNA连 接酶
质粒
大肠杆 菌等
D
大肠杆菌等
DNA连 接酶
基因工程ppt课件高三
03
基因工程在医学领域的应用
基因治疗
基因治疗是指通过改变人类基因来治疗遗传性疾病和获得性病变的方法 。
基因治疗可以分为直接基因治疗和间接基因治疗。直接基因治疗是将正 常的基因导入病变细胞，以取代异常基因；间接基因治疗则是通过调节
病变细胞的基因表达来达到治疗目的。
基因治疗在遗传性疾病、肿瘤、感染性疾病等领域具有广泛的应用前景 ，例如囊性纤维化、镰状细胞贫血、癌症等疾病的基因治疗研究已经取 得了一定的成果。
基因工程的发展历程
自20世纪80年代以来，基因工程技术不断发展 和完善，已经广泛应用于农业、工业、医学等领 域。
基因工程的未来发展
随着基因编辑技术的发展和应用，基因工程将在 未来发挥更加重要的作用，有望解决许多人类面 临的重大问题。
基因工程的应用领域
农业领域
基因工程在农业上的应用主要包 括抗虫、抗病、抗除草剂等转基 因作物的培育，以及提高农作物
合成生物学
通过设计和构建人工基因组和细胞系统，实现生物体的定制化，为工 业生产、环境保护等领域提供新的解决方案。
基因工程面临的挑战与问题
安全问题
基因工程操作可能引发不可预测的后果，如基因突变、生态失衡等，需要建立严格的安 全评估和监管机制。
伦理问题
基因工程涉及到人类和动物的遗传信息，可能引发隐私、公平和尊严等方面的伦理问题 ，需要制定相应的伦理准则和法规。
开展基因工程伦理
教育
在学校、社区、企事业单位等各 个层面开展基因工程伦理教育， 引导人们正确看待基因工程技术 的利与弊，树立正确的科技伦理 观念。
05
未来展望与挑战
基因工程的未来发展趋势
基因治疗
利用基因工程技术治疗遗传性疾病和癌症等严重疾病，提高患者的 生活质量和生存率。
基因工程-课件ppt
(7)用于载体的质粒 DNA 分子上至少含一个限制酶识别位点(√ )
(8)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在
并表达
(√)
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
2．载体需具备的条件及其作用(连线)
对点落实
返回
1．(2016·全国卷Ⅲ)图(a)中的三个 DNA 片段上依次表示出了
EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和 Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列
与 切 割 位 点 ， 图 (b) 为 某 种 表 达 载 体 的 示 意 图 ( 载 体 上 的
EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。
↓
↓
↓
——GAATTC—— ——GGATCC—— ——GATC——
返回
(2)写出产生的末端的种类：①产生的是黏性末端；②产生的 是 平末端 。 (3)EcoRⅠ限制酶和 SmaⅠ限制酶识别的碱基序列 不同，切割 位点不同 (填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有专一性 。
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
图(b)
图(c)
(3)DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接起来的酶，常见的
有__E_·_c_o_l_i__D_NA_连__接__酶_和____T_4D_N_A_连___接__酶___，其中既能连接黏 性末端又能连接平末端的是__T_4D_N_A__连__接__酶___。
解析
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
基因工程-PPT课件
干扰素 1200 升人血 2－3 万美元 / 病人
1 升发酵液 200－300 美元 / 病人
国外生物医药的发展
➢1976年第一家基因工程技术开发药物的公司建立。 ➢1982年第一个基因工程药物重组人胰岛素正式生产，推向市场。 ➢2019年全球生物技术公司总数已达4284家，美国占34％。 ➢2019年基因重组生物技术药物的年销售额已经突破400亿美元。 ➢2019年市场上的生物技术药物达到200种左右，而在研的药物为600种。 ➢全世界已有2.5亿人使用生物技术药物和疫苗。
• 曼哈顿计划 • 阿波罗计划
20世纪科学史上3个里程碑
HGP的意义
• 了解生命的起源与进化 – 认识种属之间和个体之间存在差异的起因 – 五种“模式生物” 基因组的研究：大肠杆菌、酵母、 线虫、果蝇和小鼠
• 解码生命，认识自身 – 了解生命体生长发育的规律
• 认识疾病产生的机制，掌握生老病死规律 – 疾病的诊断和治疗
甜椒在栽培的过 程中，容易受病毒的 感染。我国科学工作 者，采用转基因技术， 培育出抗病毒的甜椒。
油菜是人们食用油的主要来源之一。一般油菜 籽的含油量约为40％左右。通过转基因技术，培育 出来的油菜籽，可以大大地提高它的出油率。而且 油的纯度质量更好。
玉米是主要粮食之一，又可以提炼油脂，也可以 用作食品和工业的原料以及作饲料，浑身是宝。人们称 它是含金的植物。如今培育出转基因玉米，品质更好， 产量更高。
淋巴细胞ADA酶恢复至正常水平的5%-10% 维持免疫系统功能,改善病人症状
遗传缺陷病人
腺病毒 adenovirus
修正基因
插入修正基因
感染病人細胞
取出病人細胞
修正基因转入到患者体内
注射修正基因
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