单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,二轮复习,基因工程,提醒：,判断正误并找到课本原话,1,切割质粒的限制性内切核酸酶均能特异性地识别,6,个核苷酸序列。,(,选择性必修,3 P,71,),(,),2,DNA,连接酶和,DNA,聚合酶是一回事。,(,选择性必修,3 P,72,“,旁栏思考,”,),(,),3,载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因。,(,选择性必修,3 P,72,正文,),(,),4,目的基因就是指编码蛋白质的基因。,(,选择性必修,3 P,76,正文,),(,),5,人畜食用,Bt,抗虫蛋白会中毒。,(,选择性必修,3 P,77,“,相关信息,”,),(,),6,用,PCR,方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。,(,选择性必修,3 P,77,“,相关信息,”,),(,),7,基因表达载体中含有启动子和密码子。,(,选择性必修,3 P,80,正文和图,36),(,),8,干扰素是我国批准生产的第一个基因工程药物。,(,选择性必修,3 P,90,“,资料卡,”,),(,),9,对蛋白质的改造是通过直接改造相应的,mRNA,来实现的。,(,选择性必修,3 P,93,正文,),(,),10,转基因作为一项技术本身是中性的。,(,选择性必修,3 P,103,正文,),(,),11,治疗性克隆是指利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为个体的克隆性技术。,(,选择性必修,3 P,106,正文,),(,),基因工程,按照,人们的愿望,，通过转基因等技术，赋予,生物新的遗传特性,，创造出,更符合人们需要的新的生物类型和生物产品,。从技术操作层面看，由于基因工程是在,DNA,分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作,重组,DNA,技术,。,操作对象及环境,操作水平,操作原理,结果,生物体外,基因,DNA,分子水平,按照人类的需要定向改造生物的遗传特性,基因重组,优点：,能克服远缘杂交不亲和的障碍；,定向改造生物的遗传特性。,基因工程,的工具,限制酶,主要存在于原核生物中,具有专一性,(,识别序列,),切开,DNA,分子的磷酸二酯键,DNA,连,接酶,连接磷酸二酯键,种类,E,coli,DNA,连接酶,T,4,DNA,连接酶,运载,工具,具备的,条件,结构简单，大小适中,能在宿主细胞中自我复制并稳定存在,具一个或多个限制酶切位点,具标记基因,质粒、噬菌体,、动植物病毒,DNA,连接,酶、,限制酶、,DNA,聚合酶、解旋酶、,DNA,酶的比较,项目,DNA连,接酶,限制酶,DNA聚,合酶,解旋酶,DNA,酶,作用部位,作用对象,作用结果,磷酸二酯键,将,DNA,片段水解为单个脱氧核苷酸,磷酸二酯键,磷酸二酯键,磷酸二酯键,氢键,DNA,片段,DNA,单个的脱氧,核苷酸,DNA,DNA,将两个,DNA,片段连接成完整的,DNA,分子,切割双链,DNA,分子,将单个的脱氧核苷酸连接到,DNA,单链末端,将双链,DNA,分子局部解旋为单链,DNA,的粗提取与鉴定,DNA,片段的扩增及电泳鉴定,抗虫棉的培育过程,基因工程的基本操作程序,目的基因的 筛选与获取,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,目的基因的筛选与获取,特别提醒,从,cDNA,文库获取的目的基因不含启动子和终止子。,利用乳腺生物反应器生产药物时,应将目的基因与乳腺蛋白基因的启动子连接到一起。,耐高温的,DNA,聚合酶,（,Taq,酶）,DNA,模板,引物,（,2,种,）,稳定的,缓冲溶液,（一般添加,Mg,2+,）,四种脱氧核苷酸,(dNTP),激活,真核细胞和细菌的,DNA,聚合酶,体外,PCR的条件,：,dATP,dGTP,dCTP,dTTP,3,5,子链的,延伸方向,是,5,3,DNA,聚合酶,3,5,模板链,子链,因为,DNA,聚合酶,不能,直接将单个的核苷酸,聚合成链,DNA,聚合酶,只能,将单个核苷酸加到,已有链,的,3-,端,子链,合成,需要引物,引物是一小段能与,DNA,母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸,。用于,PCR,的引物通常为,2030,个核苷酸。,在细胞中为一段单链,RNA,，,在,PCR,中为一段人工合成的单链,DNA,。,a.,什么是引物,在DNA复制时，DNA聚合酶,不能直接,从模板链的一端直接开始台成子链，必须由,引物提供3,端,之后,才能开始连接,脱氧核苷酸。,3,3,3,3,5,5,5,5,3,3,5,5,5,5,3,3,DNA,解链为单链,高温,(,95,),变性,低温,(50),复性,中温,(72),延伸,引物结合到互补,DNA,链,Taq,酶从引物起始进行,子,链的合成,PCR,过程可以在,PCR,扩增仪,(PCR,仪,),中自动完成。,PCR扩增目的基因的过程,：,如果循环,n,次,，则,共需,消耗,个,引物。,则,共需,消耗,对,引物。,2,n,1,2,n+1,2,两种引物都结合在,DNA,模板链的,端；脱氧核苷酸连接在引物的,端进行延伸。,3,设计引物的依据是,？,已知,目的基因,两端,（,3,端）,的,部分,核苷酸序列,，以便根据该序列,合成,引物,。,3,3,5,DNA,母链,1,3,5,DNA,母链,2,3,5,引物,1,3,5,引物,2,呈,指数形式扩增,（,n,次扩增后，,DNA,数量约为,2,n,）,PCR,结果：,n,代后，,DNA,分子有,_,个,n,代后，,DNA,链有,_,条,第,_,代出现完整的目的基因,n,代后，含引物的,DNA,分子有,_ _,个,n,代后，共消耗,_ _,个引物,第,n,代复制，消耗了,_,个引物,n,代后，完整的目的基因有,_ _,个,2,n,2,n+1,3,2,n,2,n+1,-2,2,n,2,n,-,2n,基因表达载体的组成,【,说明,】,有时为了满足应用需要，会在载体上,人工构建,诱导型启动子,，当,诱导物存在,时，可以,激活或抑制,目的基因的表达。,特别提醒,启动子、终止子、起始密码子和终止密码子的关系,启动子,(DNA,片段,),起始密码子,(,位于,mRNA,上,),。,终止子,(DNA,片段,),终止密码子,(,位于,mRNA,上,),。,转化,：,目的基因进入,_,内，并且在受体细胞内维持,_,和,_,的过程,受体细胞,稳定,表达,方法：,植物细胞：,动物细胞：,微生物细胞：,花粉管通道法、农杆菌转化法、,显微注射技术,Ca,2+,处理法(感受态细胞法),由于受体细胞有植物、动物、微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，因此，基因表达载体的构建也会有差别；,将目的基因导入受体细胞,将目的基因,插入,Ti,质粒的,T-DNA,中,，通过农杆菌的,转化,作用，就可以使目的基因,进入植物细胞,。,农杆菌特点：,a.,能在自然条件下,侵染,双子叶植物,和,裸子植物,，而对,大多数,单子叶植物,没有,侵染能力；,b.,农杆菌细胞内含有,Ti,质粒,，当它侵染植物细胞后，能将,Ti质粒,上的,T-DNA,（,可转移的DNA,）,转移到被侵染的细胞，并且将其,整合到该细胞的,染色体DNA上,；,c.,利用农杆菌进行转化的,方法,：,可转移的DNA,受体细胞,植物细胞,动物细胞,微生物细胞,常用方法,农杆菌转化法,、基因枪法、花粉管通道法,显微注射技术,感受态细胞法,受体细胞,体细胞,受精卵,原核细胞,转化过程,以农杆菌转化法为例：,将目的基因插入,Ti,质粒,的,TDNA,上,转入,农杆菌,中,导入,植物细胞,整合到受体细胞的,DNA,上,提纯含目的基,因的表达载体,显微注射,受精卵发育,具有新性,状的个体,Ca,2,处理细胞,感受态细胞,基因表达载体与,感受态细胞混合,感受态细胞,吸收,DNA,分子,在棉花细胞中，重组表达载体是否导入成功？是否可以稳定维持并表达出,Bt,蛋白？表达出的,Bt,蛋白是否具有杀虫的功效？,4.,目的基因的检测与鉴定,检测,目的基因,进入受体细胞后，,是否稳定维持和表达其遗传特性。,1.,目的：,2.,检测内容及方法：,类型,检测内容,方法,分子水平,的检测,个体,生物学,水平,的鉴定,受体细胞的染色体,DNA,上,是否插入,了目的基因,目的基因,是否转录,出了mRNA,PCR等技术,目的基因,是否翻译,成蛋白质,抗原-抗体杂交技术,个体是否具有,相应性状,抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等,基因文库,识别和结合,转录,农杆菌转化法,显微注射技术,转基因抗虫植物,基因工程的应用,农牧业方面,医药卫生方面,转基因抗病植物,转基因抗除草剂植物,改善畜产品的品质,提高动物的生长速率,改良植物的品质,让哺乳动物批量生产药物,建立移植器官工厂,食品工业方面,生产食品工业用酶,构建基因工程菌,蛋白质工程的概念,蛋白质工程是指以,及其与,作为,基础,通过,或,来改造,或,蛋白质,以满足,。,蛋白质分子的结构规律,生物功能的关系,改造,合成基因,现有蛋白质,制造一种新的,人类生产和生活的需求,基础：,蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系；,操作对象：,改造或合成基因,结果：,改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质,与基因工程的关系：,目的：,以满足人类生产和生活的需求,在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程,理论和技术：,分子生物学、晶体学和计算机技术,蛋白质工程,合成,新的,蛋白质,蛋白质,结构,脱氧核苷酸序列,(,基因,),1,、蛋白质工程的起点是什么,？产物,是什么,？,起点是从预期蛋白质的功能出发，设计蛋白质的结构，产物是改造后的蛋白质或新的蛋白质,。（,由于蛋白质高级结构十分复杂，因此蛋白质工程是一项难度很高的工程,）,常见的设计改造蛋白质结构的方法：,（,1,）对已知的蛋白质进行少数氨基酸的替换,（,2,）对不同来源的蛋白质进行拼接,（,3,）从氨基酸排列顺序开始设计全新的蛋白质,2,、蛋白质工程的原理是什么？,中心法则，体内蛋白质的合成过程。,DNA-mRNA-,蛋白质,3,、蛋白质工程为什么可以根据功能推测结构？,结构决定功能，功能反映结构,4,、为什么可以根据氨基酸序列推测,DNA,的脱氧核苷酸序列？由此得到的,结果是否具有,唯一性？为什么？,氨基酸与碱基存在对应关系：密码子表,不唯一，因为密码子表具有,简并性,5,、蛋白质真正开始操作的第一步是先对什么东西进行改造，改造后,，又需要,进行什么样的操作？,真正操作的第一步：对原基因进行改造（如用基因的定点突变技术进行碱基的替换），或根据氨基酸序列推导出来的核苷酸序列直接合成新的基因。,后续操作：以上述手段获取的基因作为目的基因，进行基因工程的操作。,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。,长句专练,1.,深挖教材类,(1)(,选择性必修,3 P,71,“,旁栏思考,”,),你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要,作用,？,(,2)(,选择性必修,3 P,74,“,拓展应用,1,”,),限制酶不切割细菌本身的,DNA,分子的原因,可能,？,(,3)(,选择性必修,3 P,77,“,相关信息,”,)PCR,反应缓冲溶液中一般要添加,Mg,2,，其,原因,？,当外源,DNA,入侵时，它会利用限制酶来切割外源,DNA,，使之失效，以保证自身的安全,含有某种限制酶的细胞的,DNA,分子或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开,真核细胞和细菌的,DNA,聚合酶都需要,Mg,2,激活,2.,事实概述类,(1),全国卷,，,38(2),以,mRNA,为材料可以获得,cDNA,，其,原理,？,(,2),全国卷,，,40(1),质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有,_(,答出两点即可,),，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子,。,(3),全国卷,，,40(1),在培育某些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用,？,(4),全国卷，,40(2),质粒运载体用