2018高中生物浙江专用浙科版课件：选修三 第一章 基因工程3-1-2

• 基 因 工 程 属 于 可基因遗重组传 变 异 中 的 。
• 【典例剖析】 科学家用纳米技术制造出一种 “生物导弹”，可以携带DNA分子。把它注 射入组织中，可以通过细胞的内吞作用进入 细胞内，DNA被释放出来，进入到细胞核内 ，最终整合到细胞染色体上，成为细胞基因 组的一部分，DNA整合到细胞染色体中的过 程属于
、酵母枯菌草杆菌
、
和动植物细胞等。
• (2)导入方法举例：用质粒作为载体，宿主 细大胞肠杆应菌该选择 氯化钙
• 通透性
，用
菌，增加其细胞壁的
处理大肠杆
•
，使含有目的基因的重组质粒进
入大肠杆菌宿主细胞。
• 小贴士 重组DNA分子导入不同受体细胞的
方法
生物种类 植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用方法
农杆菌转化法 (表达载体 导入农杆菌 ，再让农杆 菌感染植物 细胞)
• (1)一般同一用种限制性核酸内切酶
分
别切割目的基因和相载同体的粘D性N末A端(如质粒)，形成
。 DNA连接酶
• (2)用
将目的基因和载体DNA
连接在一起，形成重组DNA分子，如下图：
• 小贴士 重组DNA分子的组成元件
• ①目的基因：外源DNA分子的有效片段。
• ②启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位 于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合 的 部 位 ， 有 了 它 才 能 启 动 基 因 转 录 出 mRNA ，最终翻译获得所需的蛋白质。
• 扩增的过程：目的基因DNA受热变性后解旋 为单链，引物与单链相应互补序列结合，然 后在DNA聚合酶作用下进行延伸，如此重复 循环多次。由于延伸后得到的产物同样可以 和引物结合，因而每一次循环后目的基因的 量可以增加一倍，即呈指数形式扩增(约为2n ，其中，n为扩增循环的次数)。
• 2．形成重组DNA分子
• (2)基因工程中的基因重组不同于减数分裂过 程中的基因重组。前者属于无性生殖中的重 组，并发生在不同种生物间，打破了物种间 的界线，可以定向地改造生物的遗传特性， 此操作均在细胞外进行
• 二、基因工程的基本操作步骤
• 1．获得目的基因
• (1)目的基因；人需要们的所基因
，如
人的胰岛素基因、植物的抗病基因等。
• (2)获取方法
• ① 如 果 目 的 基 因 的 序 列 是化已学知方法的 ， 可 用
合 成 聚目合酶的链式反基应 因 ， 或 者 用
(PCR)扩增目的基因。
基因文库
• ②如果目的基因的核苷酸序列是未知的，
可以从
中获取。
• 小贴士 PCR技术
• PCR是多聚酶链式反应的缩写，它是一项在 生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术 。通过这一技术，可以获取大量的目的基因 。
• 第2课时 基因工程的原理和技术
• 【学考报告】
知识内容
考试属性 及要求
考情解读
基因工程的原 理和技术
加试(b)
1.简述基因工程的原理。
2.概述基因工程基本操作的几 个步骤。
• 一、基因工程的原理
• 1．基本原理
• 让人们感兴趣的基目的因基(即因 主细胞中稳定和高效地表达。
)在宿
• 2．变异类型
过程
优点
缺点
目的 化学
基合
因成
序 列 PCR 已扩 知增
用单个的游离的核苷 酸聚合而成
在体外通过百度文库aq DNA 聚合酶的作用进行 DNA复制
专一性强
循环往复、 大量扩增
仅限于比较 简单的基 因
要求条件 高、易出错
目的 从基 基因
• 2.重组DNA分子的构建 • 目的基因与载体结合的过程实质上是不同 来源的DNA重新组合的过程，是基因工程的核 心，其基本过程如下(以质粒作为载体)：
• ③终止子：位于基因的尾端，也是一段有特 殊结构的DNA短片段。终止子相当于一盏红 色信号灯，使转录到此终止。
• ④标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的 基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来 ，如抗生素抗性基因就可以作为标记基因。
• 3．将重组DNA分子导入受体细胞
• (1)常用受体细大肠胞杆：菌
• (3)将重组DNA分子导入受体细胞。宿主细 胞若是大肠杆菌，需用CaCl2处理。
• (4)筛选含有目的基因的受体细胞。
• (5)目的基因的表达。
• [思考与练习](第8页)
• 一、判断题
• 1．√ [对于碱基序列已知的基因可以用人 工化学方法合成。]
• 2．× [基因工程中宿主细胞有大肠杆菌、 枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。]
• 答案 (1)基因重组 • (2)LTP1基因 化学合成或PCR扩增 • (3)质粒 C 限制性核酸内切酶和DNA连接
酶
• (4)在含有青霉素的培养基上能存活，但不能 在含有四环素的培养基上存活
• (5)检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白
• 1．获取目的基因方法的比较
前提 获得 条方 件法
• A．基因突变 • C．基因互换
•( ) B．基因重组 D．染色体变异
• 解析 基因突变是基因内部结构的改变；染 色体变异是以染色体作为研究对象，探讨染 色体结构和数目变化；基因工程是将外源基 因导入受体细胞，得到人们所需要的产物， 属于基因重组。
• 答案 B
• (1)在基因工程中，不同DNA链的断裂和连接 产生DNA片段的交换和重新组合，形成了新 的DNA分子，在这个操作中交换了DNA片段 ，故属于基因重组。
• 解析 (1)基因工程的变异来源是基因重组。 (2)本操作中目的基因是LTP1基因，获得目的 基因的途径有两条：若目的基因序列未知， 可从基因文库中获取；若目的基因序列已知 ，则可化学合成或PCR扩增该目的基因。(3) 本操作中所用的载体是来自大肠杆菌细胞的 质粒(B)；构建重组DNA分子C时，需要限制 性核酸内切酶和DNA连接酶。(4)质粒中含有 青霉素抗性基因和四环素抗性基因，但是目
• (1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可 遗传变异的来源中属于________。
• (2)本操作中目的基因是________；若其核苷 酸序列是已知的，获得该目的基因的方法为 _____________。
• (3)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞 内，所用的载体是_______。构建重组DNA 分子________(填字母)时需要的基因工程工 具酶为 ____________________________________
• ①用到的工具酶：限制性核酸内切酶和 DNA连接酶。
• 1．基因工程的基本原理是让目的基因在宿主 细胞中稳定和高效地表达。
• 2．基因工程的基本操作步骤是：
• (1)获得目的基因。方法有化学合成、PCR 扩增和从基因文库中获取。
• (2)形成重组DNA分子。需要限制性核酸内 切酶和DNA连接酶。
显微注射技术 (将基因表 达载体提纯 ，用显微仪 注射到受精 卵中)
感受态细胞法(Ca2＋ 处理受体细胞， 使其成为感受态 细
胞，再进行混合)
受体细胞 体细胞
受精卵
原核细胞
• 4.筛选含有目的基因的受体细胞
重组DNA分子
• (1) 筛 选 原 因 ： 不 是 所 有 细 胞 都 接 纳 了
。
四环素
• 3．× [基因工程中根据不同的实验目的， 目的基因可分为多种，如抗虫、抗病、抗除 草剂基因，人胰岛素基因、人干扰素基因等 。]
• 4．×
• 二、简答题
• 1．目的基因就是我们感兴趣的基因，如人的 胰岛素基因、干扰素基因、白细胞介素基因 ，植物的抗病基因、抗虫基因、抗除草剂基 因等。
• 2．目的基因连接在质粒上，形成重组DNA 分子，由于质粒上有抗生素(如四环素)的抗 性基因，所以含有这种重组DNA分子的受体 细胞就能够在含有相应抗生素的培养基中生 长，而没有导入重组DNA分子的细胞则不能 在这种培养基上生长，由此可筛选出含有重 组DNA分子的受体细胞。
• (2)筛选方法举例：若质粒上有四环素的抗
性基因，含有这种重组质粒的受体细胞就能够
在有
的培养基中生长，否则不能生
长，这样就筛选到含有重组DNA分子的受体
细胞。具体如下图：
• 5．目的基因的表达
• 目的基宿因主细在胞 需人要胰岛的素功原能物质，如
•
。
中表达，产生人们
• 【典例剖析】 酵母菌的维生素、蛋白质含量 较高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细 胞的脂质转移蛋白基因(LTP1基因)植入啤酒 酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1 蛋白(对啤酒泡沫形成和稳定有重要作用)，并 酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：