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1、关于高中生物选修三基因工程第一页，讲稿共四十三页哦一、基因工程的概念 基因工程是指按照 ，进行严格的设计，并通过 和 技术，赋予生物以新的 ，从而创造出更符合人们需要的新的 和 。基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平获取基因体外重组导入基因表达基因人类需要的新的生物类型和生物产品人们的意愿DNA重组转基因遗传特性生物类型生物产品第二页，讲稿共四十三页哦二、DNA重组技术的基本工具 限制性核酸内切酶“分子手术刀”DNA连接酶“分子缝合针”载体“分子运输车”第三页，讲稿共四十三页哦识别某种双链D
2、NA分子特定的核苷酸序列，并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。主要是从原核生物中分离纯化而来1、来源：2、作用：3、特点：4、结果：片段的末端的形式 黏性末端平末端(一）限制性核酸内切酶（限制酶）-“分子手术刀”特异性-特定序列、特定位点形成DNA的双链片段第四页，讲稿共四十三页哦（二）DNA连接酶-“分子缝合针”1、种类：2、作用部位：两类Ecoli DNA连接酶:连接黏性末端T4 DNA连接酶：连接黏性末端和平末端磷酸二酯键 第五页，讲稿共四十三页哦2、运载体必须具备的条件：（1）具有一个或多个限制酶切点，以便与目的基因连接；（2）能够在受体细胞中复制并稳定地保存，以便
3、目的基因的遗传；（3）具有某些标记基因，以便进行重组DNA的筛选。（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；（5）大小合适，以便提取和体外操作。1、运载体的作用：（1）将目的基因转移到受体细胞中去；（2）使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传；（3）使目的基因能够表达和发挥作用。（三）运载体-“分子运输车”第六页，讲稿共四十三页哦 质粒是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，是细菌拟核DNA外能够自主复制的很小的环状DNA分子，大小只有普通细菌拟核DNA的百分之一。要对天然质粒进行人工改造常用的运载体有：质粒，噬菌体的衍生物，动植物病毒等第七页，讲稿共四十三
4、页哦1.以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运载体必须具备的条件之一是：具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键C练习第八页，讲稿共四十三页哦2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 D、它是环状DNAD练习第九页，讲稿共四十三页哦3.有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种 B、重组DNA的形成在生物体外完成 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、质粒都可作为运载体D练习第十页
5、，讲稿共四十三页哦练习CTGCA G G ACGTCAC TG GC CGG CTTAA GC CG GT CAAATTC G第十一页，讲稿共四十三页哦2.2 基因工程的基本操作程序第5章 生态系统及其稳定性第十二页，讲稿共四十三页哦 基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：1、；2、；3、；4、。其中核心是 。目的基因的获取 基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定基因表达载体的构建第十三页，讲稿共四十三页哦一、获取目的基因1、目的基因：在基因操作中使用的外源基因。它主要是 的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。编码蛋白质第十四页，讲稿共四十三页哦一、获取目的基因2、获
6、取方法：（1）从基因文库中获取基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入到受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。基因文库基因组文库-包含一种生物的所有基因部分基因文库-包含一种生物的部分基因 （如cDNA文库）第十五页，讲稿共四十三页哦一、获取目的基因2、获取方法：（1）从基因文库中获取基因组文库和cDNA文库的构建和比较第十六页，讲稿共四十三页哦一、获取目的基因2、获取方法：（1）从基因文库中获取从构建好的基因文库中获取目的基因：依据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目
7、的基因。第十七页，讲稿共四十三页哦一、获取目的基因2、获取方法：（2）用PCR技术扩增目的基因PCR技术：在生物 复制特定 的核酸合成技术。体外DNA片段PCR技术原理：。DNA双链复制第十八页，讲稿共四十三页哦55-60：与单链模板相应互补序列结合；一、获取目的基因2、获取方法：（2）用PCR技术扩增目的基因90-95：目的基因的双链模板在热力作用下，断裂，形成单链DNA;氢键引物过程：70-75：在 作用下进行延伸。DNA聚合酶（Taq酶）第十九页，讲稿共四十三页哦一、获取目的基因2、获取方法：（2）用PCR技术扩增目的基因PCR技术的条件：模板：原料：引物：酶：温度控制：目的基因两条链四
8、种游离的脱氧核苷酸（一小段与目的基因模板链互补的）一对DNA单链热稳定DNA聚合酶（Taq酶）高温低温中温第二十页，讲稿共四十三页哦一、获取目的基因2、获取方法：（2）用PCR技术扩增目的基因PCR结果：使目的基因以 形式在短时间内大量扩增。指数第二十一页，讲稿共四十三页哦一、获取目的基因2、获取方法：（3）用化学方法人工合成 如果基因比较小，又已知，可以通过 用化学方法直接人工合成核苷酸序列DNA合成仪第二十二页，讲稿共四十三页哦二、基因表达载体的构建1、目的：（1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以 给下一代；（2）使目的基因能够 和发挥作用遗传表达第二十三页，讲稿共四十三页哦二、基
9、因表达载体的构建2、过程：载体目的基因同一种限制酶具有黏性末端的载体具有相同黏性末端的目的基因重组DNA分子DNA连接酶（重组载体）第二十四页，讲稿共四十三页哦二、基因表达载体的构建3、组成：启动子+目的基因+终止子+标记基因+(复制原点）第二十五页，讲稿共四十三页哦三、将目的基因导入受体细胞1、转化的概念2、转化的方法植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法动物：显微注射技术微生物：Ca2+处理法此外还有3、转化的受体细胞植物：常用体细胞动物：受精卵微生物：常用大肠杆菌、酵母菌等第二十六页，讲稿共四十三页哦四、目的基因的表达和鉴定1、导入的鉴定：DNA分子杂交技术2、转录的鉴定：核酸分子杂
10、交技术3、翻译的鉴定：抗原-抗体杂交技术4、个体水平的鉴定：抗虫、抗病等的感染、接种实验分子水平鉴定第二十七页，讲稿共四十三页哦第二十八页，讲稿共四十三页哦 T磷酸二酯键 A第二十九页，讲稿共四十三页哦 大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。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、8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。第三十页，讲稿共四十三页哦黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端：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
11、叫黏性末端。第三十一页，讲稿共四十三页哦 平末端：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。第三十二页，讲稿共四十三页哦。当限制酶从识别序列的当限制酶从识别序列的中心轴线两侧中心轴线两侧切开时，产生的是切开时，产生的是黏性末端。黏性末端。当限制酶从识别序列的当限制酶从识别序列的中心轴线处中心轴线处切开时，切开时，产生的是产生的是平末端平末端第三十三页，讲稿共四十三页哦能带着插入的目的能带着插入的目的基因一起复制基因一起复制有切割位点有切割位点标记基因的作用鉴别标记基因的作用鉴别受体细胞中是否含目受体细胞中是否含目的基因。如将来可用的基因。如
12、将来可用含青霉素的培养基鉴含青霉素的培养基鉴别，将含目的基因的别，将含目的基因的细胞筛选出来。细胞筛选出来。第三十四页，讲稿共四十三页哦PCR技术技术聚合酶链式反应聚合酶链式反应概念：概念：原理：原理：前提：前提：PCR扩增仪扩增仪DNA双链复制的基本原理双链复制的基本原理一段已知的目的基因的核苷酸序列一段已知的目的基因的核苷酸序列是一项在生物是一项在生物体外体外复制复制特定特定DNA片段片段的核酸合成技术的核酸合成技术第三十五页，讲稿共四十三页哦四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶(Taq(Taq酶）酶）模板模板DNA(DNA(含有目的基因含有目的
13、基因)温度控制温度控制条件：条件：方式：以方式：以_方式扩增，即方式扩增，即_（n n为扩增循为扩增循 环的次数）环的次数）结果：结果：目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增指数指数2 2n n第三十六页，讲稿共四十三页哦过程：过程：a a、DNADNA变性（变性（90-9690-96）：双链）：双链DNADNA模板模板 在热作用下，在热作用下，_断裂，形成断裂，形成_b b、退火（、退火（复性复性55-6055-60）：系统温度降低，引）：系统温度降低，引 物物与与DNADNA模板结合，形成局部模板结合，形成局部_。c c、延伸（、延伸（70-7570-
14、75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，从酶的作用下，从 引物的引物的55端端33端延伸，合成与模板互补端延伸，合成与模板互补 的的_。氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链第三十七页，讲稿共四十三页哦复制原点复制原点+启动子启动子+目的基因目的基因+终止子终止子+标记基因标记基因重组（基因表达）载体的结构组成重组（基因表达）载体的结构组成第三十八页，讲稿共四十三页哦启动子：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DNADNA片断，它片断，它是是RNARNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动驱动基因转录出基因转录出mRNA
15、mRNA，最终获得蛋白质，最终获得蛋白质终止子：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片断，片断，能终止能终止mRNAmRNA的转录的转录标记基因标记基因的作用是的作用是为了为了鉴别鉴别受体细胞中是否含有目的受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来第三十九页，讲稿共四十三页哦限制酶在原核生物中的作用 原核生物容易受到自然界外源原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制
16、酶就是细菌的一种以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外侵入时，会利用限制酶将外源源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护、使之失效，从而达到保护自身的目的。自身的目的。含有某种限制酶的细胞，其含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切
17、开。到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。第四十页，讲稿共四十三页哦基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花普通棉花(无抗虫基因无抗虫基因)苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入棉花细胞棉花细胞(含抗虫基因含抗虫基因)转基因棉花植株转基因棉花植株转基因棉花植株转基因棉花植株第四十一页，讲稿共四十三页哦基因工程操作的四个基本步骤基因工程操作的四个基本步骤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基因表达载体的构建3）将目的基因导入受体细胞）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测和鉴定）目的基因的检测和鉴定第四十二页，讲稿共四十三页哦感感谢谢大大家家观观看看第四十三页，讲稿共四十三页哦