高中生物选修三专题基因工程复习课件-PPT.pptx

高中生物选修三专题基因工程复习课件限制限制酶酶DNA连连接接酶酶载载体体作用作用特点特点(条件条件)常用常用类类型型学学、科科、网网 zxxk、(1)识别特定识别特定得核苷酸序得核苷酸序列列(2)在特定位在特定位点上切割点上切割(1)Ecoli DNA连接酶连接酶只连接黏性末只连接黏性末端端(2)T4DNA连连接酶连接黏性接酶连接黏性末端和平末端末端和平末端(1)能在宿主细能在宿主细胞内稳定存在胞内稳定存在并大量复制并大量复制(2)有多个限制有多个限制酶切割位点酶切割位点(3)具有特殊得具有特殊得标记基因标记基因EcoR限制酶限制酶Sma限制酶限制酶Ecoli DNA连接酶连接酶T4DNA连接酶连接酶质粒、噬菌体、质粒、噬菌体、动植物病毒动植物病毒1 1、限制酶不切割自身限制酶不切割自身DNADNA得原因就是得原因就是:原核生物不存原核生物不存在该酶得识别序列或识别序列已经被修饰。在该酶得识别序列或识别序列已经被修饰。2 2、DNA 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。2、载体载体(1)作用作用将目得基因转移到宿主细胞内。将目得基因转移到宿主细胞内。利用她在宿主细胞内对目得基因进行大量复制。利用她在宿主细胞内对目得基因进行大量复制。(2)具备得条件具备得条件能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。有多个限制酶切割位点。有多个限制酶切割位点。具有特殊得标记基因具有特殊得标记基因,以便进行筛选。以便进行筛选。【例例1】(2010江苏高考江苏高考T27)下表中列出了几种限制酶识下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点别序列及其切割位点,图图1、图、图2中箭头表示相关限制酶得酶中箭头表示相关限制酶得酶切位点。请回答下列问题切位点。请回答下列问题:限制限制酶酶BamH Hind EcoR Sma 识别识别序列及序列及切割位点切割位点GGATC CC CTAGGAAGCT TT TCGAAGAATT CC TTAAGCCC GGGGGGCCC(1)一个图一个图1所示得质粒分子经所示得质粒分子经Sma 切割前后切割前后,分别含有分别含有_个游离得磷酸基团。个游离得磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造若对图中质粒进行改造,插入得插入得Sma 酶切位点越多酶切位点越多,质粒质粒得热稳定性越得热稳定性越_。(3)用图中得质粒和外源用图中得质粒和外源DNA构建重组质粒构建重组质粒,不能使用不能使用Sma 切切割割,原因就是原因就是_。(4)与只使用与只使用Eco R相比较相比较,使用使用Bam H和和Hind 两种限制两种限制酶同时处理质粒、外源酶同时处理质粒、外源DNA得优点在于可以防止得优点在于可以防止_。限制限制酶酶BamH Hind EcoR Sma 识别识别序列及序列及切割位点切割位点GGATC CC CTAGGAAGCT TT TCGAAGAATT CC TTAAGCCC GGGGGGCCC0,2高高SmaSma 会破坏质粒得抗性基因、外源会破坏质粒得抗性基因、外源DNADNA中得目得基因中得目得基因质粒和含目得基因得外源质粒和含目得基因得外源DNADNA片段自身环化片段自身环化(5)为了获取重组质粒为了获取重组质粒,将切割后得质粒与目得基因片段将切割后得质粒与目得基因片段混合混合,并加入并加入_酶。酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因得作用就是为了重组质粒中抗生素抗性基因得作用就是为了_。(7)为了从为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因,将将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力得大肠杆菌突变体重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力得大肠杆菌突变体,然然后在后在_得培养基因培养得培养基因培养,以以完成目得基因表达得初步检测。完成目得基因表达得初步检测。限制限制酶酶BamH Hind EcoR Sma 识别识别序列及序列及切割位点切割位点GGATC CC CTAGGAAGCT TT TCGAAGAATT CC TTAAGCCC GGGGGGCCCDNADNA连接连接鉴别和筛选含有目得基因得细胞鉴别和筛选含有目得基因得细胞蔗糖为唯一含碳营养物质蔗糖为唯一含碳营养物质1 1、获取目得基因和切割载体时使用同一种限获取目得基因和切割载体时使用同一种限制酶制酶,目得就是产生相同得黏性末端。目得就是产生相同得黏性末端。2 2、获取一个目得基因需限制酶切割两次获取一个目得基因需限制酶切割两次,共共产生产生4 4个黏性末端或平末端。个黏性末端或平末端。3 3、限制酶切割位点得选择必须保证标记基因限制酶切割位点得选择必须保证标记基因得完整性得完整性,以便于检测和筛选。以便于检测和筛选。学学、科科、网网 zxxk、2、基因工程得基本操作程序基因工程得基本操作程序(1)目得基因得目得基因得获获取取从基因文从基因文库库中中获获取目得基因取目得基因优优点点:有了基因文有了基因文库库,就可以随就可以随时时从中提取所需从中提取所需要得目得基因要得目得基因,引入受体引入受体细细胞使之表达。胞使之表达。目得基因得获取、目得基因得获取、基因表达载体得构建基因表达载体得构建、将目将目得基因导入受体细胞得基因导入受体细胞、目得基因得检测与鉴定目得基因得检测与鉴定人工合成目得基因人工合成目得基因利用利用PCR技技术扩术扩增目得基因增目得基因a、PCR:就是一就是一项项在生物体外复制特定在生物体外复制特定DNA片段得核酸合成技片段得核酸合成技术术。PCR扩扩增就是增就是获获取目得基因得一种非常有用得方法取目得基因得一种非常有用得方法,也就也就是是进进行分子行分子鉴鉴定和定和检测检测得一种很灵敏得方法。得一种很灵敏得方法。b、目得、目得:通通过过指数式指数式扩扩增增获获取大量得目得基取大量得目得基因。因。(2)基因表达基因表达载载体得构建体得构建学学、科科、网网 zxxk、目得目得:使目得基因在受体细胞中稳定存在使目得基因在受体细胞中稳定存在,并可以遗传并可以遗传给下一代给下一代,并使目得基因能够表达和发挥作用。并使目得基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达基因表达载载体得构建方法体得构建方法大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静(1)一般来说一般来说,天然载体往往不天然载体往往不能满足人类得所有要求能满足人类得所有要求,因此人们根因此人们根据不同得目得和需要据不同得目得和需要,需要对某些天需要对某些天然得载体进行人工改造。然得载体进行人工改造。(2)插入得目得基因得表达需要调控插入得目得基因得表达需要调控序列序列,因而用作载体得质粒得插入部因而用作载体得质粒得插入部位之前需有启动子位之前需有启动子,之后需有终止子。之后需有终止子。1、(2009年年潍潍坊模坊模拟拟)质质粒作粒作为为“分子分子运运输车输车”得条件就是得条件就是()能能够够自我复制自我复制双双链环链环状状DNA分子分子有多个限制有多个限制酶酶切点切点有有标标记记基因基因真核真核细细胞中没有胞中没有A、B、C、D、【答案答案】C2、(2009年南通年南通调调研研)下列关于基因下列关于基因表达表达载载体构建得相关叙述体构建得相关叙述,不正确得不正确得就是就是()A、需要限制、需要限制酶酶和和DNA连连接接酶酶B、必、必须须在在细细胞内胞内进进行行C、抗生素抗性基因可作、抗生素抗性基因可作为标记为标记基因基因D、启、启动动子位于目得基因得首端子位于目得基因得首端【答案答案】B(3)将目得基因将目得基因导导入受体入受体细细胞胞目得目得:目得基因目得基因进进入受体入受体细细胞内并在受体胞内并在受体细细胞内胞内维维持持稳稳定和表达得定和表达得过过程。程。受体受体细细胞种胞种类类不同不同,导导入方法不同。入方法不同。受体受体细细胞种胞种类类方法方法植物植物细细胞胞农农杆菌杆菌转转化法化法:目得基因插入目得基因插入Ti质质粒得粒得TDNA转转入入农农杆菌杆菌导导入植入植物物细细胞胞稳稳定定维维持和表达持和表达基因基因枪枪法法花粉管通道法花粉管通道法受体受体细细胞种胞种类类方法方法动动物物细细胞胞显显微注射法微注射法:目得基因得表达目得基因得表达载载体提体提纯纯取卵取卵(受精卵受精卵)显显微注射微注射受精卵受精卵发发育育新性状新性状动动物物微生物微生物细细胞胞Ca2处处理受体理受体细细胞胞感受感受态细态细胞胞表表达达载载体与感受体与感受态细态细胞混合胞混合感受感受态细态细胞吸收胞吸收DNA分子分子受体生物不同受体生物不同,所用得受体所用得受体细细胞种胞种类类也不相也不相同。同。a、植物、植物:可以就是卵可以就是卵细细胞胞(受精卵受精卵)、体、体细细胞胞(可可经组织经组织培养成培养成为为完整植株完整植株)。b、动动物物:受精卵受精卵(因因为为体体细细胞得全能性受到胞得全能性受到严严格限制格限制)。转转化化实质实质:目得基因整合到受体目得基因整合到受体细细胞染色体胞染色体基因基因组组中。中。基因工程中受体细胞得选择基因工程中受体细胞得选择基因工程得目得不同基因工程得目得不同,可选用得受体细胞不同。可选用得受体细胞不同。(1)(1)培育转基因动物培育转基因动物,受体细胞一般选用受精卵。受体细胞一般选用受精卵。(2)(2)培育转基因植物培育转基因植物,受体细胞可选用受精卵或体受体细胞可选用受精卵或体细胞细胞,若选用体细胞若选用体细胞,再通过植物组织培养再通过植物组织培养,即可即可获得转基因植株。获得转基因植株。(3)(3)若生产基因工程药品若生产基因工程药品,受体细胞一般选用细菌受体细胞一般选用细菌,利用细菌繁殖速度快得特点利用细菌繁殖速度快得特点,可在短期内获得大可在短期内获得大量产品。量产品。(4)目得基因得目得基因得检测检测与与鉴鉴定定类类型型步步骤骤检测检测内容内容方法方法结结果果显显示示分分子子检检测测导导入入检测检测目得基因就是否插目得基因就是否插入受体入受体细细胞染色体胞染色体得得DNA上上表达表达检测检测目得基因就是否目得基因就是否转转录录出出mRNA目得基因就是否翻目得基因就是否翻译译出蛋白出蛋白质质DNA分子杂交分子杂交技术技术(DNA和和DNA之间之间)核酸分子杂交核酸分子杂交技术技术(DNA(DNA和和mRNAmRNA之间之间)蛋白质分子杂蛋白质分子杂交交(抗原和抗体抗原和抗体之间之间)就是否就是否成功显成功显示出杂示出杂交带交带同上同上同上同上个体生物学水平得个体生物学水平得鉴鉴定定抗虫或抗病得接种抗虫或抗病得接种实验实验基因工程基因工程产产品与天然品与天然产产品活品活性得比性得比较较【例例2】(2009福建高考福建高考T32)转基因抗病香蕉得培转基因抗病香蕉得培育过程如图所示。质粒上有育过程如图所示。质粒上有Pst、Sma、EcoR、Apa 等四种限制酶切割位点。请回答等四种限制酶切割位点。请回答:(1)构建含抗病基因得表达构建含抗病基因得表达载载体体A时时,应选应选用限制用限制酶酶_,对对_进进行切割。行切割。(2)培培养养基基中中得得卡卡那那霉霉素素会会抑抑制制香香蕉蕉愈愈伤伤组组织织细细胞胞得得生生长长,欲欲利利用用该该培培养养基基筛筛选选已已导导入入抗抗病病基基因因得得香香蕉蕉细细胞胞,应应使使基基因因表表达达载载体体A中中含含有有_,作作为为标标记记基基因。因。Pst、EcoR 含抗病基因得含抗病基因得DNA、质粒质粒抗卡那霉素基因抗卡那霉素基因1 1、使用限制酶切割目得基因和质粒时使用限制酶切割目得基因和质粒时,既既要保证形成相同黏性末端要保证形成相同黏性末端,又要考虑保证目又要考虑保证目得基因和质粒中得标记基因得完整性。得基因和质粒中得标记基因得完整性。2 2、标记基因就是鉴别受体细胞中就是否含标记基因就是鉴别受体细胞中就是否含目得基因得依据。利用质粒作载体时往往利目得基因得依据。利用质粒作载体时往往利用其上得某抗性基因作标记基因用其上得某抗性基因作标记基因,又可利用又可利用其抗性在适当得选择培养基上选择培养。其抗性在适当得选择培养基上选择培养。2、如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出杀虫晶体蛋白基因如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出杀虫晶体蛋白基因(简称简称Bt基因基因)及形成转基因抗虫植物得图解。请分析回答及形成转基因抗虫植物得图解。请分析回答:(1)写出写出b过程得表达式过程得表达式_。(2)人工合成目得基因得方法有人工合成目得基因得方法有_;_。(3)将目得基因和载体将目得基因和载体(质粒质粒)结合得工具酶有结合得工具酶有_酶和酶和_酶。酶。(4)科学家计划从哺乳动物得乳汁中提取某种抗体科学家计划从哺乳动物得乳汁中提取某种抗体,应将应将控制抗体合成得基因导入该种动物得控制抗体合成得基因导入该种动物得_中中,导导入基因成功表达得标志就是入基因成功表达得标志就是_。【答案答案】(1)Bt基因基因mRNA原毒素原毒素(晶体蛋白晶体蛋白)(2)反转反转录法录法化学合成法化学合成法(3)限制性核酸内切限制性核酸内切DNA连接连接(4)受精卵动物乳汁中含此种抗体受精卵动物乳汁中含此种抗体二、基因工程得二、基因工程得应应用成果及蛋白用成果及蛋白质质工程工程1、基因工程得应用成果基因工程得应用成果(1)乳腺生物反乳腺生物反应应器与微生物生器与微生物生产产得比得比较较类类型型项项目目乳腺生物反乳腺生物反应应器器微生物生微生物生产产基因基因结结构构动动物基因物基因结结构与人构与人类类基因基因结结构相同构相同与人与人类类基因基因结结构不构不同同基因表达基因表达与天然蛋白与天然蛋白质质活性活性没有区没有区别别由于缺少内由于缺少内质质网、网、高高尔尔基体等基体等细细胞器胞器,产产物可能不具有生物可能不具有生物活性物活性产产物提取物提取从乳汁中从乳汁中较较易分离易分离提取提取从从细细胞中提取胞中提取,较为较为复复杂杂生生产设备产设备畜牧畜牧业业生生产产,加工提加工提取取设备设备工工业业生生产产,设备设备精良精良乳腺生物反应器受生物性别乳腺生物反应器受生物性别得限制得限制,若从动物尿液中提取目得若从动物尿液中提取目得基因产物则不受性别限制。基因产物则不受性别限制。(2)基因治基因治疗疗项项目目类类型型外源基外源基因因类类型型及举例及举例过过程程特点特点成果成果举举例例体外体外基因基因治疗治疗腺苷腺苷酸脱酸脱氨酶氨酶基因基因从病人体内获得某从病人体内获得某种细胞种细胞细胞培养细胞培养体外完成基因转移体外完成基因转移筛选并扩增培养筛选并扩增培养重新输入患者体内重新输入患者体内操作操作复杂复杂,但成但成功率功率高高治疗复治疗复合型免合型免疫缺陷疫缺陷症症体内体内基因基因治疗治疗治疗遗治疗遗传性囊传性囊性纤维性纤维化病得化病得基因基因外源基因外源基因载体携载体携带带 体内相应组体内相应组织细胞织细胞操作操作简单简单,成功成功率低率低治疗遗治疗遗传性囊传性囊性纤维性纤维化病化病基因治基因治疗疗就是治就是治疗疗人人类遗传类遗传病得根病得根本方法本方法,但由于尚未全面了解基因但由于尚未全面了解基因调调控机制控机制和疾病得分子机理和疾病得分子机理,基因治基因治疗疗只只处处于初期得于初期得临临床床试验阶试验阶段。段。2、蛋白质工程、蛋白质工程(1)概念概念:就是指以蛋白就是指以蛋白质质分子得分子得结结构构规规律律及其与生物功能得关系作及其与生物功能得关系作为为基基础础,通通过过基基因修因修饰饰或基因合成或基因合成,对现对现有蛋白有蛋白质进质进行改行改造造,或制造一种新得蛋白或制造一种新得蛋白质质,以以满满足人足人类类得得生生产产和生活得需求。和生活得需求。(2)过过程程:预预期蛋白期蛋白质质功能功能设计预设计预期得蛋期得蛋白白质结质结构构推推测应测应有得氨基酸序列有得氨基酸序列找到找到对应对应得脱氧核苷酸序列。得脱氧核苷酸序列。(3)蛋白蛋白质质工程与基因工程比工程与基因工程比较较项项目目蛋白蛋白质质工程工程基因工程基因工程区区别别过过程程预预期蛋白期蛋白质质功能功能设计预设计预期得蛋白期得蛋白质结质结构构推推测应测应有得氨基酸序列有得氨基酸序列找到找到对对应应得脱氧核苷酸序列得脱氧核苷酸序列获获取目得基因取目得基因构建基构建基因表达因表达载载体体将目得基将目得基因因导导入受体入受体细细胞胞目得目得基因得基因得检测检测与与鉴鉴定定实实质质定向改造定向改造或生或生产产人人类类所需所需蛋白蛋白质质定向改造定向改造生物得生物得遗传遗传特特性性,以以获获得人得人类类所需得所需得生物生物类类型或生物型或生物产产品品结结果果生生产产自然界没有得蛋白自然界没有得蛋白质质一般就是生一般就是生产产自然界自然界已已有有得蛋白得蛋白质质联联系系蛋白蛋白质质工程就就是在基因工程得基工程就就是在基因工程得基础础上延伸出来得上延伸出来得第二代基因工程。第二代基因工程。对现对现有蛋白有蛋白质质得改造或制造新得得改造或制造新得蛋白蛋白质质,必必须须通通过过基因修基因修饰饰或基因合成或基因合成实现实现蛋白质工程得实施步骤蛋白质工程得实施步骤(蛋白质工程蛋白质工程得实质即得实质即“中心法则中心法则”得逆推得逆推: