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人教版教学课件基因工程课件(人教版高中生物选修3)

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【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)

【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三基因工程课件

人教版高中生物选修三基因工程课件

目的基因的检测与鉴定
导入的鉴定：检测转基因生物的染色体DNA上是否插 入目的基因。DNA分子杂交
转录的鉴定：检测目的基因是否转录出mRNA。分子杂 交技术
翻译的鉴定：检测目的基因是否翻译出蛋白质。抗原 -抗体杂交
四 基因工程的应用
（1） 植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，改良植物品质
（2） 动物基因工程：提高生物生长速度，改良畜产品品质，转基因动物生产药物
（3）PCR技术：使目的基因以指数的形式在短时间内快速扩增。
构建基因表达载体
表达载体的组成： 启动子、目的基因、终止子、标记基因、复制原点
启动子：位于基因的首端，是与RNA聚合酶结合的部 位，驱动基因转录出mRNA。
插入基因：目的基因
终止子：一段特殊的DNA片段，位于基因的尾端， 作用是使转录停止。
基因工程
选修三
内容
一 基因工程的概念 二 DNA重组技术的基本工具 三 基因工程的基本操作步骤 四 基因工程的应用
教学目标 1.基因工程的概念。 2.基因操作的工具和基本步骤
一 基因工程的概念
基因工程：又叫做基因拼接技术或 DNA重组技术。通俗的说，就是按照 人们的意愿，把一种生物的某种基因 提取出来，加以修饰改造，然后放到 另一种生物的细胞里，定向地改造生 物的遗传性状。
黏性末端 平末端
二 DNA重组技术的基本工具
（2）基因的针线─DNA连接酶
DNA连接酶可以把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来（形 成磷酸二酯键），形成重组的DNA分子
种类
大肠杆菌连接酶（E.coliDNA连接酶）：黏性末端 T4DNA连接NA重组技术的基本工具
获取目的基因
1.目的基因主要指编码蛋白质的结构基因

人教版高中生物选修3课件：专题1 基因工程 (共36张PPT)

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

高中生物人教版选修3课件：专题1 基因工程

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-

高中生物 人教版 选择性必修三 基因工程整合 课件 (41张)

高中生物 人教版 选择性必修三 基因工程整合 课件 (41张)

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第3章 基因工程
生物学（选择性必修3·RJ）
3．(2021·全国甲卷)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病
人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结
果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采
集病人组织样本。回答下列问题： (1) 若 要 得 到 正 确 的 检 测 结 果 ， 正 确 的 操 作 顺 序 应 该 是 __④__②__③__①__
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第3章 基因工程
生物学（选择性必修3·RJ）
解析：(1)PCR技术可用于临床的病原菌检测，若要得到正确的检测 结果，正确的操作顺序应该是④采集病人组织样本→②从病人组织样 本中提取DNA→③利用PCR扩增DNA片段→①分析PCR扩增结果。(2) 在 用 PCR 技 术 扩 增 DNA 时 ， DNA 的 复 制 过 程 与 细 胞 内 DNA 的 复 制 类 似，操作③中使用的酶是Taq酶(热稳定DNA聚合酶)，PCR 反应中的每 次循环可分为变性、复性、延伸三步，其中复性的结果是Taq酶从引物 起始进行互补链的合成。(3)DNA复制需要引物，为了做出正确的诊断， PCR反应所用的引物应该能与两条单链DNA特异性结合。(4)据分析可 知，PCR(多聚酶链式反应)技术是指一项在生物体外复制特定DNA片段 的核酸合成技术。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
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第3章 基因工程
生物学（选择性必修3·RJ）
2．(2019·江苏卷)下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传
给子代的是
(D)
A．将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌
B．将花青素代谢基因导入植物体细胞，经组培获得花色变异植株

人教版高中生物学选择性必修3生物技术与工程精品课件 第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序

人教版高中生物学选择性必修3生物技术与工程精品课件 第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序

酶的主要原因是
。
答案:(1)解旋酶 加热至90 ℃以上 氢键
(2)Taq DNA聚合酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
知识点一
知识点二
知识点三
知识点四
解析:(1)体内进行DNA复制时,需用解旋酶破坏氢键使双链DNA解旋,而 利用PCR技术扩增目的基因时,是借助高温加热至90 ℃以上使DNA变性。 (2)PCR反应体系中进行互补链的合成时,温度需控制在72 ℃左右,则应使 用耐高温的DNA聚合酶,即Taq DNA聚合酶,而不能使用大肠杆菌DNA聚 合酶(高温下会失活)。
知识点一
知识点二
知识点三
知识点四
(2)在PCR技术中,为什么不直接加入解旋酶对DNA进行解旋?为什么要 求所加入的DNA聚合酶具有耐高温的特性?子链的合成为什么需要引物?
提示:DNA解旋酶既可以打开双链模板DNA,又可以打开模板DNA与引 物结合的部分,会导致复制与解旋不断地重复,达不到扩增效果。因 此,PCR反应中利用高温代替解旋酶使DNA解旋。PCR反应需要高温变性, 因此需要耐高温的DNA聚合酶。DNA聚合酶只能将单个的脱氧核苷酸连 接到已有的短单链核酸上,因此需要一段已知序列的短单链核酸作为引物。
知识点一
知识点二
知识点三
知识点四
3.启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的区别
项目 本质 位置
作用
启动子
终止子
起始密码子 终止密码子
有特殊序列结构 有特殊序列结构 mRNA上三个 mRNA上三个
的DNA片段
的DNA片段 相邻碱基
相邻碱基
基因上游
基因下游
mRNA首端 mRNA尾端
RNA聚合酶识别
和结合的部位,驱 终止转录

人教版教学课件基因工程课件(人教版高级高中生物选修3)

人教版教学课件基因工程课件(人教版高级高中生物选修3)

▲思考: • 前面介绍的利用基因工程培育抗虫棉的 主要步骤有哪几个?
步骤一： 从苏云金芽孢杆菌细胞内提 取出来抗虫基因(目的基因). 抗虫基因与运载体DNA连接 抗虫基因导入受体(普通棉花) 细胞
8
步骤二： 步骤三：
提示:共四步;步骤四是“检测和鉴定”.
▲上述的三个步骤中各需要什么工具？
步骤一的工具： “分子手术刀”——限制性内切
2.如果把两种来源不同的DNA用同一种限 制酶来切割，产生黏性末端相同吗？
会产生相同的黏性末端..
19
20
▲你是否想过? 限制酶是否会切割自己细胞里的DNA 呢?为什么?这对于其自身有意义吗?
21
▲DNA连接酶的种类(根据来源分)及其在功能上 的异同. ----见课文P5.
名称 来源
E.Coli DNA连接酶 大肠杆菌 T4DNA连接酶 T4噬菌体
步骤二的工具：
步骤三的工具：
酶 “分子缝合针”——DNA连接酶
“分子运载车”——载体 DNA( 目的基因、载体) ▲这里的“分子”是指 __________________ 分子.
9
▲这三种工具的 作用各是什么?
10
（二）DNA重组技术的基本工具及其作用
1. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 限制酶主要是从原核微生物中分离纯化出来 的。能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列， 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间 (此处叫“切点”)的磷酸二酯键断开(注意:不是 氢键). 注意: 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序 列,并且能在一个特定的切点上切割DNA分子。 即：特异性. (注意:特异性表现在两个方面.)
基因工程
1
设想 一 设想二 设想三
能否让水稻植株也能够固定空 气中的氮？ 能否让细菌“吐出”蚕丝？

人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)

人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
CTGAA程 (共50张PPT)
EcoRI 剪切目的基因
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAA GGGATT
人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
切割DNA分子 两个脱氧核 苷酸之间的 磷酸二酯键。
人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
A
T
G
C
A
T
A
T
T
A
T
A
C
G
G
C
人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
科学探索一：
如何“切割”目的基因？
…ATGAATTCA …TACTTAAGT
① ②
③ ④
⑤ ⑥
三、基因工程操作的基本步骤 从细胞中分
▪ Content
第2节 基因工程及其应用
“嫁接”了人胰岛素基因的大肠杆菌
1982年第一例转基因动物问世。科学家将大鼠的生 长激素基因导入小鼠体内，使小鼠体重为正常个体 的二倍，被称为"超级小鼠"。
转基因超级小鼠
转基因猴“安迪”
人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
第2节 基因工程及
3
胰岛素基因 导入受体细 胞
(大肠杆菌)
基因的“剪刀” 基因的“针线” 基因的运载体
人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
人教版高中生物选修三 基因工程 (共50张PPT)
（二）基因操作的工具
基因的“剪刀” 限制性核酸内切酶

人教版选修三专题一《基因工程》课件 (共74张PPT)

人教版选修三专题一《基因工程》课件 (共74张PPT)


1970年工具酶的发现
1965年氨基酸测序和1977年DNA测序技术的发明 1972年DNA体外重组的实现 1973年重组DNA表达实验的成功 1980年第一例转基因动物和1983年第一例转基因 植物问世 1988年PCR技术的发明
技 术 发 明


【应城一中生物】
17
专题一 基因工程
操作水平
基本过程 结果
【应城一中生物】
剪切 → 拼接 → 导入→ 表达
人类需要的新生物类型和产品
7
【应城一中生物】
8
早 期 基 础 理 论
1859年达尔文提出生物进化论
【应城一中生物】
9
早 期 基 础 理 论
1900年孟德尔基因分离定律和自由组合定律的再度提出
【应城一中生物】
10
早 期 基 础 理 论
要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。
• 如果把两种来源不同的DNA用同种限制酶来切割，会怎样？
会产生相同的黏性(平)末端
• 如果把具有相同黏性(平)末端的DNA连接起来，又会怎样呢？
得到重组DNA
【应城一中生物】
31
【应城一中生物】
黏性末端
【应城一中生物】
27
SmaI限制酶的作用
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。
在G与C之 间切割
中轴线
【应城一中生物】
28
SmaI限制酶的切割
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。
平末端
【应城一中生物】
平末端
29
1958年梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制

人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用 课件 (共28张PPT)

人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用 课件 (共28张PPT)

1、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程 是怎样的？
2、用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如： 血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处 有哪些？
乳腺生物反应器的操作过程：
获取目的基因 构建基因表达载体 （药用蛋白基因） （药用蛋白基因与乳腺蛋白基因
的启动子等调控组件重组）
植物基因 工程应用
动物基因 工程应用
【课堂练习】
1、 科学家能利用基因工程技术培育出特殊 的西红柿、香蕉，食用后人体内可产生特定 的抗体，这说明这些西红柿、香蕉中的有丰富的免疫球蛋白 B．含有某种抗原特异性物质 C．含有一些生活的病菌 D．能刺激人体内的效应T细胞分泌抗体
受精卵 中。 ________
2.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物 发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家 培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合 成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
DNA分子杂交 技术检测外源基因 3）通常采用_____________
是否插入了小鼠的基因组。
转入荧光酶的转基因烟草苗
【合作探究1】
（结合已学知识，思考以下问题，并在小组内讨论交流，将交流的 结果整理在导学案上。）
1、转基因抗虫棉是转入的何种抗虫基因？来自于哪种生 物体内？抗虫棉的培育过程？抗虫转基因植物出现的 意义？
2、利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种和杂交育种相 比，有什么优点？是属于哪种变异？
4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在 小鼠的膀胱上皮 _________细胞中特异表达。
显微注射
形成胚胎
（哺乳动物受精卵中）
将胚胎送入 母体动物 动物进入泌乳期
（分泌的乳汁中包 含所需要的药物）

人教版高中生物选择性必修3第3章第1节课件

人教版高中生物选择性必修3第3章第1节课件
第3章 基因工程
①阐述基础理论研究和技术进步催生了 基因工程。
②阐述DNA重组技术所需的三种基本工 具的作用。
③认同基因工程的诞生和发展离不开理 论研究和技术创新。
④阐述基因工程的原理及基本操作程序。 ⑤尝试设计某一转基因生物的研制过程。 ⑥举例说明基因工程的应用。 ⑦关注基因工程的进展。 ⑧认同基因工程的应用促进生产力的提高。 ⑨举例说明蛋白质工程崛起的缘由。 ⑩阐述蛋白质工程的原理，尝试运用逆向思维分析和解决问题。
研磨洋葱组织时，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影 响？
_____________________________________。 【答案】研磨不充分，会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的 DNA量变少，影响实验结果，导致看不到丝状物或沉淀物，用二苯胺试 剂鉴定不显示蓝色
下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的原理的叙述，
正确的是
()
A．可用猪血作为实验材料，原因是猪血中的成熟红细胞有细胞
核，细胞核中DNA含量多
B．利用“DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在2 mol/L
的NaCl溶液中析出”的特性提取DNA
C．利用“DNA不溶于酒精，而细胞中的某些蛋白质溶于酒精”的
特性可以初步分离DNA与蛋白质
D．利用“DNA与二苯胺试剂作用呈现紫色”的特性鉴定DNA
DNA的粗提取与鉴定 1．DNA的粗提取原理 (1)DNA___不__溶__于___酒精，但某些蛋白质__溶__于___酒精，利用这一原 理，可以初步分离DNA与蛋白质。 (2)DNA 在 不 同 浓 度 的 NaCl 溶 液 中 的 __溶__解__度___ 不 同 ， 它 能 溶 于 2 mol/L的NaCl溶液。 2．DNA的鉴定原理 在 一 定 温 度 下 ， DNA 遇 ___二__苯__胺__试__剂___ 会 呈 现 蓝 色 ， 因 此 ， __二__苯__胺__试__剂____可以作为鉴定DNA的试剂。

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]

• 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。
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3.基因进入受体细胞的载体----”分子运输车”
(1)载体的种类
①质粒:是一种裸露的,结构简单,独立于细菌染 色体之外,并能够自我_____能力的双链______ DNA 分子;②______.③________. (2)载体的特点 ①能够在细胞内_______;②有一个或多个____ 切割位点,便于供源DNA的插入. ③具有_____基 因,供重组DNA的鉴定和选择.
个细菌中有一个，有的一个 细菌中有多个.
▲质粒的一种:大肠杆菌的质粒
最常用的质粒是 大肠杆菌的质粒， 其中常含有抗药基 因，如四环素的标 记基因。质粒的存 在与否对宿主细胞 生存没有决定性作 用，但复制只能在 宿主细胞内完成。
▲注意:能充当载体的是大肠杆菌的质粒,而不是大肠 杆菌.
▲载体的作用有哪些？
▲利用PCR技术扩增“目的基因”.
1.概念:PCR即“聚合酶链式反应”,是一种在生 物体外复制特定DNA片断的技术. 2.原理:DNA的半保留复制. 3.过程:(见图). 4.优点:大量获取目的基因.(指数式扩增, 近2n)
▲提示与思考:
1.图中的“模板DNA” 就是已知核苷酸序列 的目的基因. 2.引物是人工合成 的,与模板DNA(即目 的基因)互补,作用是 使___. 3.加热的作用是使 _________. DNA解链 4.聚合酶(Tap酶)是 指____(选:DNA聚合 酶;RNA聚合酶),其特 点是_________. 5.原料是_________. 6.每扩增一次,目的 基因的数目增加___. 7.“退火”
目的基因
在获取目的基因后,如何将目的基 因导入受体细胞呢? 能直接导入吗?
必须借助载体!
怎样借助载体将目的 基因导入受体细胞呢? 必须把目的基因“装 到”载体上! 如何装?
步骤二：基因表达载体的构建. ▲什么是“基因表达载体”? 就是已经装上了(含有)目的基因的载体.
▲基因表达载体的构建步骤. ----见课文.
抗虫基因 （目的基因）
与运载体DNA拼接 导入
（一）基因工程的概念
• 什么叫基因工程？
基因工程是指按照人们的愿望,进行严 格的设计,并通过在生物体外进行DNA 重 组等技术，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 重组技术或基因拼接技术.
常用的运载体主要有两类：
1）质粒:一些细菌细胞质里的质粒.
2）病毒:噬菌体(即细菌病毒)或某些动、植物 病毒.
▲什么是质粒?
是一种裸露的、结构简 单、独立于细菌染色体(即 原核的DNA)之外，并具有自 我复制能力的双链环状DNA 分子. 质粒是基因工程最常用 的载体.
▲小结: 绝大多数细菌质粒都是 质粒是小型、 闭合环状DNA分子。有的一 环状的DNA分子.
双基练习： 一、基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计, 通过体外____和____等技术,赋予生物以心得遗 传特性,创造出符合人们的需要的新的____和 ____.又叫做DNA的重组技术 . 二、DNA重组技术的基本工具 1.限制性核酸内切酶-----“分子手术刀” (1)主要来源:从____生物中分离出来的. (2)特点:能够识别DNA特定的核苷酸序列,切开
▲基因工程的基本操作流骤： 1）目的基因的获取 2）“基因表达载体”的构建 3）将目的基因导入受体细胞(即“转化”) 4）目的基因的检测与鉴定
步骤一：目的基因的获取
▲什么叫目的基因? 主要是指编码蛋白质的结构基因.
▲获取目的基因的途径有哪些?
3.直接人工合成(适合于基因较片段,导入受 体菌的群体中储存,各个受体菌一种生物的一部分基因,这 种基因叫做部分基因.如cDNA.
步骤一： 从苏云金芽孢杆菌细胞内提 取出来抗虫基因(目的基因). 抗虫基因与运载体DNA连接 抗虫基因导入受体(普通棉花) 细胞
步骤二： 步骤三：
提示:共四步;步骤四是“检测和鉴定”.
▲上述的三个步骤中各需要什么工具？
步骤一的工具： “分子手术刀”——限制性内切
步骤二的工具：
步骤三的工具：
酶 “分子缝合针”——DNA连接酶
两个____之间的_____ .
(3) DNA末端:限制酶切割DNA产生的DNA末 端有两种形式:______和_______.
2. DNA连接酶----“分子缝合针” (1)作用:恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的______. (2)种类: ①E.coli DNA连接酶:只能缝合DNA的_____ ②T4 DNA连接酶:既可缝合DNA的_____,又可 缝合双链DNA的_______.
▲思考: DNA连接酶的作用是使断口处的相邻的两个 脱氧核苷酸之间形成____________键.
▲提示: 注意比较基因工程中的DNA连接酶 和DNA复制中的DNA聚合酶的作用有何 异同?
异: DNA连接酶:是将几个DNA片段连接起来; 不需DNA模板. DNA聚合酶:则是将脱氧核苷酸连接(聚 合)成DNA;需以DNA的一条链为模板. 同:两种酶都是形成磷酸二酯键.
▲如何将目的基因(如上例中的“抗虫 基因”)导入受体细胞(即接受目的基因 的生物的细胞,如上例中的棉花细胞)？
----导入过程需要运输“目 的基因”的工具——载体。
▲注意: 一般地,不能将目的基因直接导入受体细胞.
▲载体是什么(生物化学 成分)?它从哪里获得?它 是如何承载目的基因的?
3.基因进入受体细胞的载体---“分子运输车”.
目的基因的mRNA(已知)
反转录
单链DNA
合成
双链DNA (即目的基因)
2.直接合成.
根据已知蛋白质的 氨基酸序列，推测出相 蛋白质的氨基酸序列 应的信使RNA序列，然后 推测 按照碱基互补配对原则， mRNA的核苷酸序列 推测出它的结构基因的 推测 核苷酸序列，再通过化 学方法，以单核苷酸为 结构基因的核苷酸序列 原料合成目的基因。 化学合成
1.作为运输工具，将目的基因(如抗虫基因) 转移到受体细胞(如棉花细胞)中去。
2.利用载体在受体细胞(如棉花细胞)内，对 目的基因(如抗虫基因)进行大量复制。
▲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）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目 的基因插入到载体上去。 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) 载体DNA必须是安全的,不会对受体细胞有害,或不 能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去; 5) 载体DNA分子大小应适合,以便提取和在体外进行 操作,太大就不便操作.
▲提示:PCR的基本操作(过程):
PCR是一种反复循环的DNA合成反应过程,其基本反 应有三个步骤： 1. 变性:通过加热(高温)使模板DNA完全变性成为单链, 同时引物自身和引物之间存在的局部双链也得以消除. 2. 退火:将温度下降至适宜温度，使引物与模板DNA退 火结合； 3. 延伸:将温度升高,热稳定DNA聚合酶(即耐高温)以 dNTP(即脱氧核苷酸)为底物(即原料)催化合成DNA链延 伸.
“分子运载车”——载体 DNA( 目的基因、载体) ▲这里的“分子”是指 __________________ 分子.
▲这三种工具的 作用各是什么?
（二）DNA重组技术的基本工具及其作用
1. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 限制酶主要是从原核微生物中分离纯化出来 的。能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列， 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间 (此处叫“切点”)的磷酸二酯键断开(注意:不是 氢键). 注意: 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序 列,并且能在一个特定的切点上切割DNA分子。 即：特异性. (注意:特异性表现在两个方面.)
2.如果把两种来源不同的DNA用同一种限 制酶来切割，产生黏性末端相同吗？
会产生相同的黏性末端..
▲你是否想过? 限制酶是否会切割自己细胞里的DNA 呢?为什么?这对于其自身有意义吗?
▲DNA连接酶的种类(根据来源分)及其在功能上 的异同. ----见课文P5.
名称 来源
E.Coli DNA连接酶 大肠杆菌 T4DNA连接酶 T4噬菌体
功 能
同
形成磷酸二酯键 只能:互补的 黏性末端 黏性末端和平末 端均可
异
显然,若将上述两者的黏性末端黏合(连接) 起来，就似乎可以合成新的DNA分子(重组DNA 分子)了
用什么工具连接呢? 这个工具是怎样将两者连 接起来的?
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
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(注意位置)连接 起来，这样一个重组的DNA分子就形成了.
基因工程
设想 一 设想二 设想三
能否让水稻植株也能够固定空 气中的氮？ 能否让细菌“吐出”蚕丝？
……
能否让微生物产生出人的胰岛 素、干扰素等珍贵的药物？
即根据人类的 意愿定向改变生物 ---令人神往!
▲“基因工程”技 术
▲基因工程实例: • 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
获取
普通棉花(无抗虫特性) 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性)
1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个 切口，露出黏性末端。 2）用同一种限制酶切取目的基因，使其产生 相同的黏性末端。 3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处， 再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA 分子（重组质粒） ▲目的基因与载体的结合过程，实际上是不同 来源的基因重组的过程
▲提示与思考: 1.“基因表达载 体”就是已插入 目的基因的载体.
▲基因工程的若干问题:
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境 操作对象 生物体外 基因
操作水平
基本过程 实质 结果