三维设计高中生物选修③---第一讲--基因工程(徐州-生物杜老师)剖析知识讲解.ppt

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1、三维设计高中生物选修③---第一讲--基因工程(徐州-生物杜老师)剖析知识内容等级要求1基因工程的诞生A2基因工程的原理及技术A3基因工程的应用B4蛋白质工程A5DNA的粗提取与鉴定b1.基因工程的工具(1)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较DNA连接酶DNA聚合酶作用实质都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键是否需模板不需要需要连接DNA链双链单链作用过程在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羟基上，形成磷酸二酯键作用结果将存在的DNA片段连接成重组DNA分子合成新的DNA分子(2)载体①具备条件：a．对受体细胞无害

2、，不影响受体细胞正常的生命活动。b．具标记基因。能对重组DNA是否进入受体细胞进行鉴定。c．能自我复制。通过复制进行基因扩增，否则可能会使重组DNA丢失。d．具有一个或多个限制酶切点，供外源基因插入其中。②常用载体——质粒：裸露的，结构简单且独立于细菌染色体DNA之外的，具有自我复制能力的小型环状DNA分子。2.基因工程的基本操作程序(1)目的基因的获取途径①直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。②人工合成目的基因常用的方法有：a．已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。b．以RNA为模板，在逆转录酶

3、作用下人工合成。c．利用PCR技术获得。PCR技术与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原理DNA双链复制(碱基互补配对)原料四种游离的脱氧核苷酸条件模板、酶等PCR技术DNA复制不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制主要在细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)细胞内含有的DNA聚合酶结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子(2)基因表达载体的构建——重组质粒的构建①表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。②基因表达载体的构建(3)将目的基因导入受体细胞——转化①受体种类不同，导入方法不同植物：农杆

4、菌转化法、基因枪法、花粉管通道法动物：显微注射法微生物：感受态细胞法②受体种类不同，所用的受体细胞种类也不相同。植物：可以是卵细胞(受精卵)、体细胞(可经组织培养成为完整个体)。动物：受精卵(因为体细胞的全能性受到限制)。③转化实质：目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。(4)目的基因的检测与鉴定①导入检测：DNA分子杂交法(使用DNA探针)。②表达检测转录检测：分子杂交法检测mRNA翻译检测：免疫法，提取蛋白质用相应的抗体进行抗体——抗原杂交③个体生物学水平鉴定：如对转基因作物进行抗虫或抗病等的接种实验。①切割质粒和目的基因的限制酶必须是同一种酶，以

5、获得相同的黏性末端，利于重组质粒的构建。②插入的目的基因只是结构基因部分，其表达需要调控序列，因而用作载体的质粒的插入部位前须有启动子，后须有终止子。③在整个工程中，只有第三步将目的基因导入受体细胞过程中不发生碱基互补配对，其他步骤均发生配对。3．基因工程的应用(1)乳腺生物反应器与微生物生产的比较类型项目乳腺生物反应器微生物生产基因结构动物基因结构与人类基因结构相同与人类基因结构不同基因表达与天然蛋白质活性没有区别由于缺少内质网、高尔基体等细胞器，产物可能不具有生物活性产物提取从乳汁中较易分离提取从细胞中提取，较为复杂生产设备畜牧业生产，加提取设备工

6、业生产，设备精良乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制。(2)基因治疗项目类型外源基因类型及举例过程特点成果举例体外基因治疗腺苷酸脱氨酶基因①从病人体内获得某种细胞②细胞培养③体外完成基因转移④筛选并扩增培养⑤重新输入患者体内操作复杂，但成功率高治疗复合型免疫缺陷症项目类型外源基因类型及举例过程特点成果举例体内基因治疗治疗遗传性囊性纤维化病的基因外源基因→载体携带体内相应组织细胞操作简单，成功率低治疗遗传性囊性纤维化病转移(2010·温州质检)下表为几种限制性核酸内切酶识别的序列和切割的位点。如下图，已知某DNA在

7、目的基因的两端1、2、3、4四处有BamHI或EcoRI或PstI的酶切位点。现用BamHI和EcoRI两种酶同时切割该DNA片段(假设所用的酶均可将识别位点完全切开)，下列各种酶切位点情况中，可以防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状的是()1.限制酶BamHIEcoRIPstI识别序列和切割位点↓GGATCCCCTAGG↑↓GAATTCCTTAAG↑↓CTGCAGGACGTC↑A．1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为BamHⅠ，4为PstⅠB．1为EcoRⅠ，2为BamHⅠ，3为BamHⅠ，4为PstC．1为PstⅠ，2为EcoRⅠ，3

8、为EcoRⅠ，4为BamHⅠD．1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为PstⅠ，4为EcoRⅠ解