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文档简介

1、生物生物 选修选修3现代生物科技专题现代生物科技专题专题专题1 1 基因工程基因工程考点分布考点分布1、基因工程的理论基础与操作工具、基因工程的理论基础与操作工具2、基因工程的基本操作程序、基因工程的基本操作程序3、基因工程的应用、基因工程的应用4、基因工程与蛋白质工程的比较、基因工程与蛋白质工程的比较基因工程基因工程考点考点1、基因工程的理论基础与操作工具、基因工程的理论基础与操作工具 基因工程的概念理解基因工程的概念理解1.1.供体:提供供体:提供_2.2.操作环境:操作环境:_3.3.操作水平:操作水平:_水平水平4.4.原理:原理:_5.5.受体:受体:接受并接受并表达目的基因表达目的

2、基因6.6.本质:目的基因在本质:目的基因在_体内表达体内表达7.7.优点:克服优点:克服_障碍,定向改造生物障碍,定向改造生物_目的基因目的基因体外体外分子分子基因重组基因重组受体受体远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和性状性状回文序列回文序列( (反向重复反向重复) )E Ecolicoli DNA DNA连接酶连接酶T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶2、基因工程的基本操作程序、基因工程的基本操作程序 核心核心包括若干个结构基因终止子终止子12341234转化转化 目的基因进入目的基因进入_内,并且在受体细内,并且在受体细胞内维持胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达胚

3、珠花药花丝柱头花柱子房壁子房雄蕊雌蕊将目的基因导入微生物细胞将目的基因导入微生物细胞( (三三) )将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞原核生物的特点:原核生物的特点:繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等过程:过程:用用Ca2+ 处理细胞处理细胞,以增大细菌细胞壁的通透性以增大细菌细胞壁的通透性,使细胞处于一种使细胞处于一种能吸收周围环境中能吸收周围环境中DNA分子的生理状态分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞这种细胞称为感受态细胞.是将是将重组表达载体重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在在一定

4、的温度下促进感受态细胞吸收一定的温度下促进感受态细胞吸收DNADNA分子分子, ,完成转化过程完成转化过程. .目的基因在受体细胞内,随其繁殖而复制目的基因在受体细胞内,随其繁殖而复制,由于细菌繁殖的速度,由于细菌繁殖的速度非常快,在很短的时间内就能获得大量的目的基因。非常快,在很短的时间内就能获得大量的目的基因。( (四四) )目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定检查是否成功检查是否成功检测检测鉴定鉴定检测转基因生物染色体的检测转基因生物染色体的DNADNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNAmRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质

5、检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等过程过程:A.首先取出转基因生物的基因组首先取出转基因生物的基因组DNAB.用含目的基因的用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记片段用放射性同位素等作标记,以此做探针以此做探针C.使探针和转基因生物的基因组杂交使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体表明染色体已插入染色体DNA中中方法方法: :DNADNA分子杂交分子杂交方法方法: :DNA-RNA分分 子子 杂杂 交交方法方法: :抗原抗原- -抗体杂交抗体杂交过程过程:用上述探针和转基因生物的用上述探

6、针和转基因生物的mRNA杂交杂交,若出现杂若出现杂交带交带,表明目的基因转录出了表明目的基因转录出了mRNA.DNADNA分子杂交示意图分子杂交示意图 +受体菌受体菌考点考点3、基因工程的应用、基因工程的应用书本书本P23基因基因mRNA转录转录氨基酸序列氨基酸序列(多肽链多肽链)翻译翻译蛋白质蛋白质三维结构三维结构折叠折叠生理功能生理功能体现体现考点考点4、基因工程与蛋白质工程的比较、基因工程与蛋白质工程的比较 基因mRNA氨基酸序列(多肽链)蛋白质三维结构生理功能预期功能第二代基因工程比较:基因工程和蛋白质工程比较:基因工程和蛋白质工程基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程相同点相同点都要改

7、造基因,都属于分子水平都要改造基因,都属于分子水平产生新的产生新的基因型,无新基因基因型,无新基因基因(型)基因(型)产生的蛋白质产生的蛋白质原有的原有的新的新的联系联系蛋白质工程以基因工程为基础,蛋白质工程以基因工程为基础,是基因工程的应用和延伸是基因工程的应用和延伸几个比较几个比较1、几种、几种DNA相关酶的比较相关酶的比较基因库基因库: 一个种群一个种群中中所有个体所有个体的的全部基因全部基因 称为一个基因库称为一个基因库 基因文库基因文库: : 将含有某种生物不同基因的许多将含有某种生物不同基因的许多DNADNA片段片段, ,导入受体导入受体菌的群体中储存菌的群体中储存, ,各个受体菌

8、分别含有这种生物的不同各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因的基因, ,称为基因文库称为基因文库(gene library)(gene library) 基因组文库基因组文库: : 包含了一种生物包含了一种生物所有所有的基因的基因 部分基因文库部分基因文库(cDNA):(cDNA): 包含了一种生物的包含了一种生物的一部分一部分基因基因2、基因库与基因文库的比较、基因库与基因文库的比较3、基因组文库与、基因组文库与cDNA文库的比较文库的比较书本书本P10 表格表格cDNA编码区是连续的,真、原核均可交流编码区是连续的,真、原核均可交流原核生物原核生物DNA编码区是连续的编码区是连续的真核生物

9、真核生物DNA编码区是不连续的,编码区是不连续的, 不能直接在原核细胞中表达不能直接在原核细胞中表达4、运载体与载体蛋白的比较、运载体与载体蛋白的比较 都有可能被简称为都有可能被简称为“载体载体” 运载体运载体 DNA,将目的基因导入受体细胞,将目的基因导入受体细胞 载体蛋白载体蛋白 蛋白质,与主动运输和协助扩散有关蛋白质,与主动运输和协助扩散有关5、启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的比较、启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的比较启动子:启动子:位于基因的首端的一段特殊的位于基因的首端的一段特殊的DNA片段,它是片段,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,转录的起点聚合酶识别和结合的部位

10、,转录的起点终止子:终止子:位于基因的尾端的一段特殊的位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片段,转录的终点片段,转录的终点起始密码子:起始密码子:位于位于mRNAmRNA上,翻译的起点上,翻译的起点终止密码子:终止密码子:位于位于mRNAmRNA上,翻译的终点上,翻译的终点 6、DNA体内复制与体内复制与DNA体外复制的比较体外复制的比较 例析例析2科学家通过基因工程方法科学家通过基因工程方法,将苏云金芽孢杆菌的将苏云金芽孢杆菌的Bt毒毒蛋白基因转入普通棉株细胞内蛋白基因转入普通棉株细胞内,并成功实现了表达并成功实现了表达,从而培育从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株出了能抗棉铃虫的棉花植株抗虫

11、棉抗虫棉 其过程大致如图所其过程大致如图所示示 根据题意根据题意,回答下列问题回答下列问题:(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是 (2)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒质粒是农杆菌中的一种质粒,其上有其上有TDNA,把目的基把目的基因插入因插入Ti质粒的质粒的TDNA中是利用中是利用TDNA的的_特点特点 (3)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程,在基因工程中称为在基因工程中称为_ (4)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种将目的基因导入受体细胞的方法有很多种,该题中涉及的该题中涉及的是

12、是_ (5)目的基因能否目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是_,这需要这需要通过检测才能知道通过检测才能知道,检测采用的方法是检测采用的方法是 互动探究互动探究2:如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出杀虫晶体蛋白基因如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出杀虫晶体蛋白基因(简称简称Bt基因基因)及形成转基因抗虫植物的图解及形成转基因抗虫植物的图解 请分析回答请分析回答:(1)写出写出b过程的表达式过程的表达式 _ (2)人工合成目的基因的方法有人工合成目的基因的方法有: _ _- (3)将目的基因和载体将目的基因和载体(质粒质粒)结合的工具酶有结合的

13、工具酶有_酶酶和和_酶酶 (4)科学家计划从哺乳动物的乳汁中提取某种抗体科学家计划从哺乳动物的乳汁中提取某种抗体,应将控制应将控制抗体合成的基因导入该种动物的抗体合成的基因导入该种动物的_中中,导入基因成功导入基因成功表达的标志是表达的标志是 _ +二、二、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具1.1.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶( (简称:限制酶简称:限制酶) )(1)(1)来源:主要从来源:主要从_生物中分离纯化出来。生物中分离纯化出来。(2)(2)作用:识别特定的作用:识别特定的_并切开相应两个核苷酸之间的并切开相应两个核苷酸之间的_。(3)(3)结果:产生结果:产生_或平

14、末端。或平末端。2.DNA2.DNA连接酶连接酶(1)(1)种类:按来源可分为种类:按来源可分为EEcoliDNAcoliDNA连接酶和连接酶和T T4 4DNADNA连接酶。连接酶。(2)(2)作用:在两个核苷酸之间形成作用:在两个核苷酸之间形成_以连接以连接_。原核原核核苷酸序列核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端磷酸二酯键磷酸二酯键两段两段DNADNA片段片段3.3.载体载体(1)(1)种类:种类:_、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(2)(2)质粒特点:质粒特点: 能能_ 有一个至多个有一个至多个_ 有特殊的有特殊的_【点拨【点拨】提取目的基因和切

15、割载体使用同一种限制酶,目的是能提取目的基因和切割载体使用同一种限制酶,目的是能形成相同的黏性末端,形成重组形成相同的黏性末端,形成重组DNADNA分子。分子。质粒质粒自我复制自我复制限制酶切割位点限制酶切割位点标记基因标记基因三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序1.1.目的基因的获取目的基因的获取(1)(1)目的基因:编码蛋白质的目的基因:编码蛋白质的_。(2)(2)获取方法:获取方法:从从_中获取中获取利用利用_扩增目的基因扩增目的基因通过通过_用化学方法直接人工合成用化学方法直接人工合成基因基因基因文库基因文库PCRPCR技术技术DNADNA合成仪合成仪2.2.基因表达载

16、体的构建基因表达载体的构建基因工程的核心基因工程的核心(1)(1)由图可知载体的组成:由图可知载体的组成:_、启动子、终止子、启动子、终止子、_。(2)(2)构建目的:构建目的:使使_在在_中稳定存在,并且可以遗传给下一代;中稳定存在,并且可以遗传给下一代;使使_能够表达和发挥作用。能够表达和发挥作用。目的基因目的基因标记基因标记基因目的基因目的基因受体细胞受体细胞目的基因目的基因3.3.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞(1)(1)转化转化: :目的基因进入受体细胞内目的基因进入受体细胞内, ,并且在受体细胞内维持并且在受体细胞内维持_的过程。的过程。(2)(2)常用方法:常用方法

17、: 导入植物细胞导入植物细胞:_:_、基因枪法、花粉管通道法、基因枪法、花粉管通道法 导入动物细胞导入动物细胞:_:_ 导入微生物细胞导入微生物细胞: :感受态细胞法感受态细胞法( (或或CaCa2+2+处理法处理法) )稳定和表达稳定和表达农杆菌转化法农杆菌转化法显微注射技术显微注射技术4.4.目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定(4)(4)生物性状的表达与否生物性状的表达与否目的基因是否表达目的基因是否表达( (个体水平个体水平) )【点拨【点拨】启动子、终止子与起始密码子、终止密码子不同:启动启动子、终止子与起始密码子、终止密码子不同:启动子、终止子在子、终止子在DNA DNA 上上, ,在遗传信息转录时起调控作用;而起始密码在遗传信息转录时起调控作用;而起始密码子、终止密码子在子、终止密码子在mRNAmRNA上上, ,在翻译时起作用在翻译时起作用, ,决定翻译的开始和结决定翻译的开始和结束。束。DNADNA分子杂交技术分子杂交技术目的基因是否转录目的基因是否转录抗原抗原抗体杂交抗体杂交方方法法元元件件类类型型方方法法方方法法方方法法层次层次检测目标检测目标鉴定方法鉴定方法分子分子水平水平是否导入是否导入是否转录是否转录是否翻译是否翻译个体个体水平水平是否具有是否具有目标性状目标性状基因工程的工具基因工程的工具1.1.与与DNADNA相关的酶相关的酶(1)(1)五种

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