基因工程与蛋白质工程-高中三年级生物课件

1、1、基因工程又叫做基因工程又叫做 _ 或或_。基因工程基因工程基因拼接技术基因拼接技术DNA重组技术重组技术2、基本工具：、基本工具： “分子手术刀分子手术刀” “分子缝合针分子缝合针” 基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体3、基本操作步骤：基本操作步骤： 1、目的基因的获取、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建（核心）、基因表达载体的构建（核心）3、将目的基因导入受体细胞（转化）、将目的基因导入受体细胞（转化）4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定 基础基础回顾回顾十字绣http:/ 十字绣之家http:/www.szxclub十字绣http:/ 十字绣之家http:/ 十

2、字绣图案大全http:/ 专题1 基因工程1、了解基因工程的诞生过程、了解基因工程的诞生过程2、理解基因工程的原理和技术、理解基因工程的原理和技术3、理解基因工程在工农业、理解基因工程在工农业、 医药卫生等的应用医药卫生等的应用学习目标学习目标基基 因因 工工 程程黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端1 1、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶一种限制性内切酶只能一种限制性内切酶只能识别识别双链双链DNA分子的某种特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个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开（断开（切割切割DNA分子）分子）

3、来源：来源：主要从原核细胞分离主要从原核细胞分离 作用：作用：EcoRI重难点剖析重难点剖析基因工程的基因工程的“专用工具专用工具”平未端（平未端（SmaI）及粘性未端（）及粘性未端（EcoRI）1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：Ecoli DNA连接酶连接酶（黏性末端）（黏性末端）T4 DNA连接酶连接酶 （黏性末端和平末端黏性末端和平末端）磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。 DNA

4、DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”基因工程的基因工程的“专用工具专用工具”：常用：常用1、细菌染色体外双链环状、细菌染色体外双链环状DNA分子分子2、能自我复制并在受体细胞中稳定、能自我复制并在受体细胞中稳定存在存在3、有一个或多个限制酶切点、有一个或多个限制酶切点4、有特殊的遗传标记基因、有特殊的遗传标记基因注意：真正用作运载体的质粒都注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。是人工改造过的。相关酶的分类比较相关酶的分类比较 （一）目的基因的提取（一）目的基因的提取目的基因：主要是指目的基因：主要是指_。获取方法：获取方法：1、_中获取目的基因中获取目的基因2、人工合成法：化学方法

5、合成、人工合成法：化学方法合成DNA片段（片段（DNA合合成仪）成仪）3、 PCR反应合成反应合成DNA基本操作步骤基本操作步骤从基因文库从基因文库编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因原理：原理：DNA复制复制 过程：加热过程：加热DNA解链解链 冷却引物结合到互补冷却引物结合到互补DNA链链 互补链合成互补链合成 条件条件 ：耐高温：耐高温DNA聚合酶聚合酶 （二）基因表达载体构建二）基因表达载体构建1、基因表达载体由、基因表达载体由_、_、_四部分组成。四部分组成。目的基因目的基因启动子启动子标记基因标记基因终止子终止子2、启动子作用：、启动子作用：3、标记基因的作用：、标记基因的作用

6、：RNA聚合酶识别和结合的位点聚合酶识别和结合的位点鉴别受体细胞中是否含有目的基因鉴别受体细胞中是否含有目的基因 筛选出含目的基因的细胞筛选出含目的基因的细胞质粒质粒DNADNA分子分子一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）限制酶处理限制酶处理同一种同一种过程过程: :导入植物 细胞：（三）将目的基因导入受体细胞导入动物 细胞：导入微生物细胞：受体细胞受体细胞 导入方法导入方法体细胞体细胞 受精卵受精卵受精卵受精卵 显微注射法显微注射法Ca2处理法处理法农杆菌转化法农杆菌转化法

7、 基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法目的基因是否插入转基目的基因是否插入转基因生物染色体的因生物染色体的DNA：（四）目的基因的检测与鉴定四）目的基因的检测与鉴定目的基因是否表达目的基因是否表达：目的基因是否转录目的基因是否转录：方法方法: : DNADNA分子杂交分子杂交方法方法: : 分分 子子 杂杂 交交方法方法: : 抗原抗体杂交抗原抗体杂交鉴定鉴定抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等检测检测DNADNA分子杂交示意图分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的采用一定的技术手段，将两种生物的DNADNA分子的单分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互

8、补的碱基序列，链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双杂合双链区链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。的单链。 1 1、抗虫转基因植物、抗虫转基因植物方法：方法： 从某些生物中分离出具有杀虫活性的从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入农作物中，使其具有基因，将其导入农作物中，使其具有抗虫性抗虫性BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等素基因等（一）植物

9、基因工程硕果累累（一）植物基因工程硕果累累2、抗病转基因生物、抗病转基因生物目的基因包括：目的基因包括：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、抗真菌转基因植物中的有病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、抗真菌转基因植物中的有几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因3 3、抗逆转基因作物、抗逆转基因作物4 4、利用转基因改良植物的品质、利用转基因改良植物的品质方法：方法：基基 因因 工工 程程 的的 应应 用用用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物-动物乳腺生物反应器动物乳腺生物反应器获取目的基因获取目的基因（药用蛋白基因）（药用蛋白基因）构建基因表达载体构建基因表达载体（在药用蛋

10、白基因前加在药用蛋白基因前加乳腺蛋白基因的启动子乳腺蛋白基因的启动子）显微注射导入哺乳显微注射导入哺乳动物受精卵中动物受精卵中形成早期形成早期胚胎胚胎将胚胎送入母体动物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）的基因才能表达）（二）动物基因工程前景广阔（二）动物基因工程前景广阔 用转基因动物作器官移植的供体用转基因动物作器官移植的供体供体动物：供体动物：存在的难题：存在的难题：解决方法：解决方法：猪猪免疫排斥免疫排斥将供体基因组导入某种基因调节因子，以将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原抑制抗原

11、决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结再结合克隆技术，培育出合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应没有免疫排斥反应的转基因克的转基因克隆猪器官。隆猪器官。（三）、基因工程药品异军突起（三）、基因工程药品异军突起工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。胞株系。我国已生产的产品我国已生产的产品：白细胞介素白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等、干扰素、乙肝疫苗等（四）基因诊断与基因治疗（四）基因诊断与基因治疗基因诊断：基因诊断：用放射性同位素用放射性同位素等标记的等标记的“DN

12、ADNA探针探针”检测肝检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。不但准确而且迅速。我国研究人员正在制备我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工用于基因治疗的基因工程细胞程细胞基因治疗：基因治疗：把健康的外源基因把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。治疗疾病的目的。体外基因治疗体外基因治疗体内基因治疗体内基因治疗基因治疗的形式基因治疗的形式蛋白质工程蛋白质工程蛋白质工程什么是蛋白质工程什么是蛋白质工程以以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过作为基础，通过

13、基因修饰或基因基因修饰或基因合成合成，对，对现现有有蛋白质蛋白质进行改造，或制造一种进行改造，或制造一种新的蛋白质。新的蛋白质。蛋白质工程流程图蛋白质工程流程图v从预期的蛋白质从预期的蛋白质功能功能出发出发v设计预期的蛋白质设计预期的蛋白质结构结构v推测应用的推测应用的氨基酸氨基酸序列序列v找到相应的找到相应的脱氧核苷酸脱氧核苷酸序列序列板书：用干扰素例子，反推过程。 第4步后接着做什么？比较：基因工程和蛋白质工程比较：基因工程和蛋白质工程(2008理综山东卷理综山东卷)35.（8分）【生物分）【生物现代生物科技专题】现代生物科技专题】 为扩大耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利

14、为扩大耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（1）获得耐盐基因后，构建重组）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶分子所用的限制性内切酶作用于图中作用于图中 处，处，DNA连接酶作用于连接酶作用于 处。（填处。（填“a”或或“b”）（2）将重组）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和法和 法。法。（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术

15、，该技术的核心是技术，该技术的核心是 和和 。（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的素标记的 作探针进行分子杂交检测，作探针进行分子杂交检测，又要用又要用 方法从个体水平鉴定水稻方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。植株的耐盐性。a植物组织培养植物组织培养脱分化（去分化）脱分化（去分化）基因枪法（花粉管通道法）基因枪法（花粉管通道法）再分化再分化耐盐基因（目的基因）耐盐基因（目的基因）一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）a（2008上海高考生物巻）上海高考生物巻）39、以重组、以重组

16、DNA技术为核心的基技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。（1）获得目的基因的方法通常包括）获得目的基因的方法通常包括 和和 。（2）切割和连接）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是分子所使用的酶分别是 和和 。（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或或 ，后者的形状成，后者的形状成 。（4）由于重组）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率分子成功导入受体细胞的频率 ，所以在转化后通常需要进行所以在转化后通常需要进行 操作。操作。（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，

17、从两者）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和中生产的胰岛素在功能和 序列上是相同的。序列上是相同的。答案：（答案：（1）从基因文库中获取）从基因文库中获取 化学合成（人工合成）化学合成（人工合成） （2）限制性核）限制性核酸内切酶（限制酶）酸内切酶（限制酶） DNA连接酶（连接酶）连接酶（连接酶） （3）质粒）质粒 小型环状（双链小型环状（双链环状、环状）环状、环状） （4）低）低 筛选筛选 （5）氨基酸）氨基酸（2007，山东理，山东理，8分）继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮

18、细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 中，原因是 。（3）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的 细胞中特异表达。（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的 转入 细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为 。显微注射法显微注射法受精卵（或早期胚胎）受精卵（或早期胚胎） DNA分子杂交）分子杂交）（核酸探针）（核酸探针） 受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相受精卵（或早期

19、胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达应组织细胞表达去核的卵去核的卵膀胱上皮膀胱上皮细胞核细胞核核移植（或克隆）核移植（或克隆）（2008，广东），广东）39（现代生物科技专题现代生物科技专题，10分）天然酿酒酵母菌通分）天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转人酿酒酵母菌，才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转人酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：（1）将淀粉酶基因切割下来所用的工具是）将淀粉酶基因切割下来所用的工具是 ，用用 将淀粉酶基因与载体拼接成新的将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该分子，下一步将该DNA分子分子 ，以完成工程菌的构建。，以完成工程菌的构建。（2）若要鉴定