选修3第一讲基因工程教材专题1.ppt

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1、选修三高考成功方案 第1步高考成功方案 第2步高考成功方案 第3步第一讲返回返回一、一、DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具1DNA重组技术的重组技术的“分子手术刀分子手术刀”(1)“分子手术刀分子手术刀”即即 。(2)来源：主要从来源：主要从 中分离。中分离。(3)功能：识别功能：识别 、切割、切割 。(4)结果：产生结果：产生 或或 。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶原核生物原核生物特定核苷酸序列特定核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端平末端平末端返回2Ecoli DNA连接酶与连接酶与T4DNA连接酶连接酶(1)化学本质：化学本质：。(2)功能上的相同点：均可催化形成功能

2、上的相同点：均可催化形成 。(3)功能不同点：功能不同点：可可“缝合缝合”黏性末端黏性末端和和 平末端，平末端，则只能缝合则只能缝合“黏性末黏性末 端端”，不能缝合平末端。，不能缝合平末端。均为蛋白质均为蛋白质磷酸二酯键磷酸二酯键T4DNA连接酶连接酶Ecoli DNA连接酶连接酶返回3基因工程常用的载体基因工程常用的载体基因工程常用载体是基因工程常用载体是 ，其化学本质是，其化学本质是 。二、基因工程的基本操作程序二、基因工程的基本操作程序1获取目的基因的手段获取目的基因的手段从从 中获取；中获取；利用利用PCR技术扩增目的基因；技术扩增目的基因；通过通过DNA合成仪用化学方法直接合成。合成

3、仪用化学方法直接合成。质粒质粒一种双一种双链环状链环状DNA分子分子基因文库基因文库返回2基因工程的核心基因工程的核心(1)是基因工程的第二步，也是基是基因工程的第二步，也是基因工程的核心。因工程的核心。(2)基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有 、和和 等。等。启动子：是一段有特殊结构的启动子：是一段有特殊结构的 ，位于，位于 ，是，是 的部位。的部位。标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有 ，从而，从而 。基因表达载体的构建基因表达载体的构建DNA片段片段启动子启动子终止子终止子标记基因标记基因基因首端基

4、因首端RNA聚合酶识别和结合聚合酶识别和结合目的基因目的基因将含目的基因的细胞筛选出来将含目的基因的细胞筛选出来返回3将目的基因导入受体细胞的方法将目的基因导入受体细胞的方法(1)植物最常用：植物最常用：法，其次为法，其次为 法、法、法。法。(2)动物：最常用动物：最常用 法，其受体细胞通常为法，其受体细胞通常为 。(3)细菌：细菌：法，需用法，需用 处理细胞。处理细胞。农杆菌转化农杆菌转化基因枪基因枪花粉管通道花粉管通道显微注射显微注射受精卵受精卵感受态细胞感受态细胞Ca2返回4目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定(1)首先要检测转基因生物的首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基

5、因。上是否插入了目的基因。(2)其次还要检测其次还要检测 。(3)最后检测最后检测 。(4)有时还需进行有时还需进行 。目的基因是否转录出了目的基因是否转录出了mRNA目的基因是否翻译出了蛋白质目的基因是否翻译出了蛋白质个体生物学水平的鉴定个体生物学水平的鉴定返回三、基因工程的应用与蛋白质工程三、基因工程的应用与蛋白质工程1基因工程的应用基因工程的应用技术名称技术名称应用应用动物基因动物基因工程工程提高动物提高动物 来提高产品产量；改善来提高产品产量；改善畜产品品质；用转基因动物生产畜产品品质；用转基因动物生产 ；用；用转基因动物作器官移植的转基因动物作器官移植的 植物基因植物基因工程工程培育

6、培育 植物、抗病转基因植物和植物、抗病转基因植物和 植物；利用转基因改良植物的植物；利用转基因改良植物的品质品质生长速度生长速度药物药物供体供体抗虫转基因抗虫转基因抗逆转基因抗逆转基因返回技术名称技术名称应用应用基因治疗基因治疗把把 导入病人体内，使其导入病人体内，使其 发发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，分为体挥功能，从而达到治疗疾病的目的，分为体内基因治疗和内基因治疗和 基因治疗基因治疗正常基因正常基因表达产物表达产物体外体外返回2蛋白质工程蛋白质工程(1)蛋白质工程的目标是：根据蛋白质工程的目标是：根据 ，对，对 进行分子设计。进行分子设计。(2)蛋白质工程的手段：蛋白质工程的手段：对蛋

7、白质的结构进行设计改造，最终必须通过对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过 来来完成。完成。人们对蛋白质功能的特定人们对蛋白质功能的特定蛋白质的结构蛋白质的结构基因基因需求需求返回返回考点一考点一DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具考情考情解读解读 三种基本工具的作用涉及基因工程操作程序的三种基本工具的作用涉及基因工程操作程序的关键步骤，近几年高考考查的频率较高，考查内容关键步骤，近几年高考考查的频率较高，考查内容包括工具酶类型、实质及作用，运载体作用及特点包括工具酶类型、实质及作用，运载体作用及特点等，预计等，预计2013年高考仍可能对各类型操作工具的作年高考仍可能对各类型操作工具的

8、作用及特点结合图形予以考查。用及特点结合图形予以考查。返回做一题做一题例例1(2011上海高考上海高考)回答下列有关基因工程的问题。回答下列有关基因工程的问题。(1)基因工程中使用的限制酶，其特点是基因工程中使用的限制酶，其特点是_。(2)下图四种质粒含有下图四种质粒含有E1和和E2两种限制酶的识别位点，两种限制酶的识别位点，Apr表示抗青霉素的抗性基因，表示抗青霉素的抗性基因，Tcr表示抗四环素的抗性表示抗四环素的抗性基因。基因。返回将两端用将两端用E1切开的切开的Tcr基因与用基因与用E1切开的质粒切开的质粒X1混合混合连接，连接后获得的质粒类型有连接，连接后获得的质粒类型有_。(可多选可

9、多选)AX1 BX2CX3 DX4若将上图所示若将上图所示X1、X2、X3、X4四种质粒导入大肠四种质粒导入大肠杆菌，然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养杆菌，然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上。在这两种培养基上均不能生长的大肠杆菌细胞类基上。在这两种培养基上均不能生长的大肠杆菌细胞类型有型有_、_。返回如果如果X1用用E1酶切，产生酶切，产生850对碱基和对碱基和3 550对碱基两种对碱基两种片段，那么质粒片段，那么质粒X2(Tcr基因的长度为基因的长度为1 200对碱基对碱基)用用E2酶切后的片段长度为酶切后的片段长度为_对碱基。对碱基。若将外源的若将外源的Tcr基因两端

10、用基因两端用E2切开，再与用切开，再与用E2切开的切开的X1混合连接，并导入大肠杆菌细胞，结果显示，含混合连接，并导入大肠杆菌细胞，结果显示，含X4的细胞数与含的细胞数与含X1的细胞数之比为的细胞数之比为1 3，增大，增大DNA连接连接酶用量能否提高上述比值？酶用量能否提高上述比值？_。原因是原因是_。返回解析解析(1)基因工程中使用的限制酶，其特点是特异性地基因工程中使用的限制酶，其特点是特异性地识别和切割识别和切割DNA。(2)用限制酶用限制酶E1切开质粒切开质粒X1后，质粒后，质粒X1暴露出两个黏暴露出两个黏性末端，性末端，Apr被切下。两端用被切下。两端用E1切开的切开的Tcr基因含有

11、与上述基因含有与上述切割后的质粒切割后的质粒X1，Apr含有相同的黏性末端，混合后可形含有相同的黏性末端，混合后可形成成X1、X2和和X3。含质粒含质粒X1的细胞可在含青霉素培养基上生长，含质粒的细胞可在含青霉素培养基上生长，含质粒X2的细胞可在含四环素培养基上生长；含质粒的细胞可在含四环素培养基上生长；含质粒X3的细的细胞不含抗性基因，不能在两种培养基上生长；不含有质粒胞不含抗性基因，不能在两种培养基上生长；不含有质粒的细胞也不能在两种培养基上生长。的细胞也不能在两种培养基上生长。返回X2的长度为的长度为1 2003 5504 750，用，用E2酶切后质粒由酶切后质粒由环状变为链状。环状变为

12、链状。两段两段DNA黏性末端相同，黏性末端相同，DNA连接酶对连接酶对DNA片段没有片段没有选择性，故增大选择性，故增大DNA连接酶用量不能提高上述比例。连接酶用量不能提高上述比例。返回答案答案(1)特异性地识别和切割特异性地识别和切割DNA(2)ABC无质粒细胞含无质粒细胞含X3的细胞的细胞4 750不能不能DNA连接酶对连接酶对DNA片段没有选择性片段没有选择性/两段两段DNA末末端相同端相同返回链一串链一串1正确界定几种关键酶正确界定几种关键酶种类种类项目项目限制酶限制酶DNA连接连接酶酶DNA聚聚合酶合酶解旋酶解旋酶 作用作用底物底物DNA分子分子DNA分子分子片段片段脱氧核脱氧核苷酸

13、苷酸DNA 分子分子 作用作用部位部位磷酸二磷酸二酯键酯键磷酸二酯磷酸二酯键键磷酸二磷酸二酯键酯键碱基对间的氢键碱基对间的氢键 返回种类种类项目项目限制酶限制酶DNA连接酶连接酶DNA聚聚合酶合酶解旋酶解旋酶 作用作用特点特点切割目的基因及切割目的基因及载体，能专一性载体，能专一性识别双链识别双链DNA分分子的某种特定的子的某种特定的核苷酸序列，并核苷酸序列，并在特定位点进行在特定位点进行切割切割将双链将双链DNA分子片段分子片段“缝缝合合”起来，恢起来，恢复被限制酶切复被限制酶切开了的两个核开了的两个核苷酸之间的磷苷酸之间的磷酸二酯键酸二酯键只能将只能将单个脱单个脱氧核苷氧核苷酸添加酸添加到

14、脱氧到脱氧核苷酸核苷酸链上链上将将DNA分子两分子两条链之条链之 间的氢间的氢键打开键打开返回种类种类项目项目限制酶限制酶DNA连接连接酶酶DNA聚合聚合酶酶解旋酶解旋酶 作用作用结果结果形成黏性形成黏性末端或平末端或平末端末端形成重组形成重组DNA分子分子形成新的形成新的DNA分子分子形成单链形成单链DNA分子分子返回2限制酶两种作用结果比较限制酶两种作用结果比较DNA分子经限制酶切割产生的分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两片段末端通常有两种形式种形式黏性末端和平末端黏性末端和平末端(如下图所示如下图所示)。当限制酶。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将在它识别序列的中轴线两侧将DN

15、A的两条链分别切开的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。中轴线处切开时，产生的则是平末端。返回返回3基因工程中基因工程中“分子运输车分子运输车”一载体的必备条件一载体的必备条件对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动；对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动；具标记基因，能对重组具标记基因，能对重组DNA是否进入受体细胞进行鉴是否进入受体细胞进行鉴定；定；能自我复制，通过复制进行基因扩增；能自我复制，通过复制进行基因扩增；具有多个酶切位点，供外源基因插入其中，而且每种具有多个酶切位点

16、，供外源基因插入其中，而且每种酶切位点最好只有一个，避免酶切后环状酶切位点最好只有一个，避免酶切后环状DNA打开，丢打开，丢失某些片段。失某些片段。返回关键一点关键一点(1)限制酶与限制酶与DNA连接酶可存在如下关系：连接酶可存在如下关系：(2)限制酶不切割自身限制酶不切割自身DNA，原因是原核生物中不存在该酶，原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。的识别序列或识别序列已经被修饰。(3)DNA连接酶起作用时不需要模板，连接酶起作用时不需要模板，DNA聚合酶起作用时聚合酶起作用时则需模板。则需模板。返回(4)为使目的基因与载体形成相同的为使目的基因与载体形成相同的DNA片段末端以便连接，片段末端以便连接，通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同限制酶切通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同限制酶切割割DNA分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也可连接。可连接。返回通一类通一类1关于关于DNA重组技术基本工具的说法正确的是重组技术基本工具的说法正确的是 ()ADNA连接酶只能连接双链连接酶只能连接双链DNA片段互补