人教版生物选修三全高考复习可以用哦市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、 基因工程是指按照人们意愿,进行严格设计,并基因工程是指按照人们意愿,进行严格设计,并基因工程是指按照人们意愿,进行严格设计,并基因工程是指按照人们意愿,进行严格设计,并经过经过经过经过体外体外体外体外DNADNADNADNA重组重组重组重组和和和和转基因转基因转基因转基因等技术,赋予生物以新遗等技术,赋予生物以新遗等技术,赋予生物以新遗等技术,赋予生物以新遗传特征,从而创造出更符合人们需要新生物类型和传特征,从而创造出更符合人们需要新生物类型和传特征,从而创造出更符合人们需要新生物类型和传特征,从而创造出更符合人们需要新生物类型和生物产品。因为基因工程是在生物产品。因为基因工程是在生物产品。
2、因为基因工程是在生物产品。因为基因工程是在DNADNADNADNA分子水平分子水平分子水平分子水平上进行设上进行设上进行设上进行设计和施工,所以又叫做计和施工,所以又叫做计和施工,所以又叫做计和施工,所以又叫做DNADNADNADNA重组技术重组技术重组技术重组技术。专题一专题一 基因工程基因工程第1页一、一、DNADNA重组技术基本工具重组技术基本工具(一)限制性核酸内切酶(一)限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”1.1.1.1.分布:分布:分布:分布:2.2.2.2.特点:特点:特点:特点:特异性特异性特异性特异性,即能够识别双,即能够识别双,即能够识别双,即能够识别双链链链链DNAD
3、NADNADNA分子某种分子某种分子某种分子某种特定核苷酸特定核苷酸特定核苷酸特定核苷酸序列序列序列序列,而且切割每一条链中,而且切割每一条链中,而且切割每一条链中,而且切割每一条链中特定部位特定部位特定部位特定部位两个核苷酸之间两个核苷酸之间两个核苷酸之间两个核苷酸之间磷磷磷磷酸二酯键酸二酯键酸二酯键酸二酯键,使之断开,使之断开,使之断开,使之断开。主要从原核生物中分离纯化出来主要从原核生物中分离纯化出来主要从原核生物中分离纯化出来主要从原核生物中分离纯化出来第2页G A AG A AG A AG A A T T CT T CT T CT T CC T TC T TC T TC T T A
4、A GA A GA A GA A GG G G GC T T C T T C T T C T T A AA AA AA AG G G GA AA AA AA A T T C T T C T T C T T CC C CC C CC C CC C C G G GG G GG G GG G GG G GG G GG G GG G G C C CC C CC C CC C CC C CC C CC C CC C CG G GG G GG G GG G GG G GG G GG G GG G GC C CC C CC C CC C C 中轴线中轴线中轴线中轴线 EcoEcoEcoEcoRRRR(在(在
5、(在(在G G G G与与与与A A A A之间切割)之间切割)之间切割)之间切割)SmaSmaSmaSma(在(在(在(在G G G G与与与与C C C C之间切割)之间切割)之间切割)之间切割)粘性末端粘性末端粘性末端粘性末端平末端平末端平末端平末端切割切割切割切割DNADNADNADNA分子产生两种不一样末端(箭头表示酶切割位点)分子产生两种不一样末端(箭头表示酶切割位点)分子产生两种不一样末端(箭头表示酶切割位点)分子产生两种不一样末端(箭头表示酶切割位点)3.3.3.3.结果:结果:结果:结果:在识别序列中轴线两侧切割,产生粘性末端;在识别序列中轴线两侧切割,产生粘性末端;在识别序
6、列中轴线两侧切割,产生粘性末端;在识别序列中轴线两侧切割,产生粘性末端;在识别序列中轴线处切割,产生平末端。在识别序列中轴线处切割,产生平末端。在识别序列中轴线处切割,产生平末端。在识别序列中轴线处切割,产生平末端。第3页GC T T A AA A T T CGGC T T A AA A T T CG(二)(二)DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”第4页GC T T A AA A T T CG(二)(二)(二)(二)DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针分子缝合针分子缝合针”第5页(二)(二)DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”2.2.2.2.连接酶
7、部位:连接酶部位:连接酶部位:连接酶部位:磷酸二酯键,不是氢键磷酸二酯键,不是氢键磷酸二酯键,不是氢键磷酸二酯键,不是氢键GC T T A AA A T T CG磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键1.1.连接酶作用:连接酶作用:将互补配正确两个黏性末端连接起来,将互补配正确两个黏性末端连接起来,将互补配正确两个黏性末端连接起来,将互补配正确两个黏性末端连接起来,使之成为一个完整使之成为一个完整使之成为一个完整使之成为一个完整DNADNADNADNA分子分子分子分子第6页3.3.3.3.连接酶类型连接酶类型连接酶类型连接酶类型(按起源分类)(按起源分类)(按起源分类)(按起源分类)(1)(
8、1)E.coli E.coli DNADNA连接酶:连接酶:连接酶:连接酶:(起源于大肠杆菌起源于大肠杆菌起源于大肠杆菌起源于大肠杆菌)只能连接双链只能连接双链DNA片段互补片段互补粘性末端粘性末端(2)T4 DNA连接酶:连接酶:(起源于(起源于T4噬菌体)噬菌体)既能够连接双链既能够连接双链DNA片段片段 互补粘互补粘性末端,又能够性末端,又能够“缝合缝合”双链双链DNA片段平末端片段平末端第7页(三)基因进入受体细胞载体(三)基因进入受体细胞载体(三)基因进入受体细胞载体(三)基因进入受体细胞载体“分子运输车分子运输车分子运输车分子运输车”1.1.作用:作用:2.2.条件:条件:能在宿主
9、细胞内复制并稳定地保留;能在宿主细胞内复制并稳定地保留;含有多个限制酶切位点含有多个限制酶切位点,便于目标基因插入;便于目标基因插入;含有标识基因,便于筛选;含有标识基因,便于筛选;必需是安全,对宿主细胞无害。必需是安全,对宿主细胞无害。将外源基因送入受体细胞将外源基因送入受体细胞第8页3.3.种类:种类:质粒、质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒噬菌体衍生物、动植物病毒质粒质粒 细菌拟核细菌拟核细菌拟核细菌拟核DNADNA之外能自主之外能自主之外能自主之外能自主复制小型双链环状复制小型双链环状复制小型双链环状复制小型双链环状DNADNA分分分分子;子;子;子;DNADNA分子上含有多个限制分子上含
10、有多个限制分子上含有多个限制分子上含有多个限制酶切割位点;酶切割位点;酶切割位点;酶切割位点;只能在宿主细胞中进行自只能在宿主细胞中进行自只能在宿主细胞中进行自只能在宿主细胞中进行自我复制;我复制;我复制;我复制;DNADNA分子上含有特殊标识分子上含有特殊标识分子上含有特殊标识分子上含有特殊标识基因;基因;基因;基因;对宿主细胞无影响。对宿主细胞无影响。对宿主细胞无影响。对宿主细胞无影响。第9页二、基因工程基本操作程序二、基因工程基本操作程序获取目基因构建表示载体构建表示载体导入受体细胞导入受体细胞目基因检测与鉴定第一步第一步第二步第二步第三步第三步第四步第四步第10页(一)目标基因获取(一
11、)目标基因获取(一)目标基因获取(一)目标基因获取1.从基因文库中获取目基因(1 1 1 1)基因组文库)基因组文库)基因组文库)基因组文库 将含有某种生物不一样基因许多片段,导入受体菌群将含有某种生物不一样基因许多片段,导入受体菌群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物不一样基因,称体中储存,各个受体菌分别含有这种生物不一样基因,称为基因文库。为基因文库。受体菌包含了某种生物全部基因,该受体菌群体受体菌包含了某种生物全部基因,该受体菌群体称为这种生物基因组文库。称为这种生物基因组文库。(2 2 2 2)部分基因文库)部分基因文库)部分基因文库)部分基因文库 受体菌包含了一个生物部分基因,该受体
12、菌群体称受体菌包含了一个生物部分基因,该受体菌群体称为这种生物部分基因文库,如为这种生物部分基因文库,如cDNA文库。文库。第11页(3 3 3 3)基因文库构建)基因文库构建)基因文库构建)基因文库构建l l基因组文库构建基因组文库构建基因组文库构建基因组文库构建提取某生物提取某生物全部全部DNA用适当用适当限制酶切割限制酶切割许许 多多DNA片段片段与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群该生物基该生物基因组文库因组文库(每个受体菌含有一段不一样(每个受体菌含有一段不一样DNA片段)片段)l lcDNAcDNA文库构建文库构建文库构建文库构建mRNAmRNA反转录形成反转录形成反转录形
13、成反转录形成mRNA逆转录酶逆转录酶杂交双链杂交双链核酸酶核酸酶H单链单链DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNA与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群该生物该生物cDNA文库文库第12页2.利用PCR技术扩增目基因(1)(1)(1)(1)原理原理原理原理PCR是聚合酶链式反应(是聚合酶链式反应(polymerase chain reaction),它是利用它是利用DNA 双链复制原理,将基因核苷酸序列不停加双链复制原理,将基因核苷酸序列不停加以复制,使其数量呈以复制,使其数量呈指数方式指数方式增加。因为整个过程是在增加。因为整个过程是在体外体外进行,所以又叫做进行,所以又叫做体外体外DN
14、A扩增技术扩增技术。第13页(2)(2)(2)(2)过程过程过程过程高温变性高温变性(9095)低温退火低温退火(5560)中温延伸中温延伸(7075)p双链双链DNA是在高温条件下解链为单链是在高温条件下解链为单链DNA,所以整个,所以整个过程不需要解旋酶。过程不需要解旋酶。屡次屡次重复重复(3)(3)(3)(3)特点:特点:特点:特点:指数形式扩增指数形式扩增指数形式扩增指数形式扩增第14页推推测测推推测测合合成成3.通过DNA合成仪直接合成目基因DNA合成仪合成仪蛋白质氨基蛋白质氨基蛋白质氨基蛋白质氨基酸次序酸次序酸次序酸次序mRANmRAN核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列基因基
15、因基因基因DNADNA核核核核苷酸序列苷酸序列苷酸序列苷酸序列目基因 当基因比较小、蛋白质氨基酸序列能够测得或核苷当基因比较小、蛋白质氨基酸序列能够测得或核苷当基因比较小、蛋白质氨基酸序列能够测得或核苷当基因比较小、蛋白质氨基酸序列能够测得或核苷酸序列已知时,可采取此种方法。酸序列已知时,可采取此种方法。酸序列已知时,可采取此种方法。酸序列已知时,可采取此种方法。第15页(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建 用限制酶切割质粒使之出现一个切口,将目标用限制酶切割质粒使之出现一个切口,将目标基因插入切口处,让目标基因黏性末端与切口上基因插入切口处
16、,让目标基因黏性末端与切口上黏性末端互补配对后,在连接酶作用下连接形成黏性末端互补配对后,在连接酶作用下连接形成重组重组DNA分子分子,即,即基因表示载体基因表示载体。第16页质粒质粒目基因限制酶限制酶DNA连接酶连接酶重组重组DNA(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建第17页1.构建目 使目基因在受体细胞中稳定存在,并且可遗传给下一代,同时,使目基因能够表达和发挥作用。2.2.2.2.构建零件及其作用构建零件及其作用构建零件及其作用构建零件及其作用(1)目基因(2 2)开启子)开启子 RNA聚合酶识聚合酶识别和结合一段特殊结构别和结合一段特
17、殊结构DNA片片段段,位于基因首端,位于基因首端,RNA聚合聚合酶与之结合才能驱动基因转录酶与之结合才能驱动基因转录出出mRNA,进而取得需要蛋白,进而取得需要蛋白质。质。(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建第18页(3)终止子)终止子一段特殊结构一段特殊结构DNA片段片段,位于基因尾端,位于基因尾端,作用是使转录在所需要地方作用是使转录在所需要地方停顿。停顿。(4)标识基因)标识基因判别受体细胞中判别受体细胞中是否含有目标基因,从而将含有是否含有目标基因,从而将含有目标基因细胞筛选出来。目标基因细胞筛选出来。(二)基因表示载体构建(二)基因
18、表示载体构建(二)基因表示载体构建(二)基因表示载体构建2.2.2.2.构建零件及其作用构建零件及其作用构建零件及其作用构建零件及其作用第19页(三)将目基因导入受体细胞 将目标基因导入受体细胞而且在受体细胞内将目标基因导入受体细胞而且在受体细胞内维持稳维持稳定和表示定和表示过程称为过程称为转化转化。基因工程中惯用受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土基因工程中惯用受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌和动植物细胞等。壤农杆菌和动植物细胞等。导入受体细胞方法主要是借鉴导入受体细胞方法主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞细菌或病毒侵染细胞路径,且因受体细胞不一样而不一样。路径,且因受体细胞不一样而不一样。第
19、20页(1 1)农杆菌转化法)农杆菌转化法1.1.1.1.导入植物细胞导入植物细胞导入植物细胞导入植物细胞(2 2)其它方法)其它方法 基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法第21页移移 植植显微显微注射注射发发育育2.2.2.2.导入动物细胞导入动物细胞导入动物细胞导入动物细胞(显微注射技术显微注射技术)含目标基因含目标基因表示载体表示载体动动 物物 受受 精精 卵卵含目标基因含目标基因受精卵受精卵早早期期胚胚胎胎雌性动物输雌性动物输卵管或子宫卵管或子宫转基因转基因动动物物分分裂裂分分化化第22页3.3.3.3.导入微生物细胞导入微生物细胞导入微生物细胞导入微生物细胞(2)(2)(2)(
20、2)优点优点优点优点 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操作简单、价格低廉。作简单、价格低廉。作简单、价格低廉。作简单、价格低廉。(3)(3)(3)(3)惯用受体细胞惯用受体细胞惯用受体细胞惯用受体细胞 大肠杆菌(大肠杆菌(大肠杆菌(大肠杆菌(E.coliE.coliE.coliE.coli)(1)(1)(1)(1)过程过程过程过程 制备感受态细胞:用制备感受态细胞:用Ca2+(CaCl2)处理细菌,使细菌易于接)处理细菌,使细菌易于接受外源受外源DNA分子。分子。重组重
21、组DNA分子与感受态细胞混合孵育,完成转化。分子与感受态细胞混合孵育,完成转化。(Ca(Ca2+2+处理法处理法)第23页(四)目标基因检测与判定(四)目标基因检测与判定(四)目标基因检测与判定(四)目标基因检测与判定 目标基因目标基因是否真正插入受体细胞是否真正插入受体细胞DNA中,中,是否能够是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表示在受体细胞中稳定遗传和正确表示,只有经过检测、判,只有经过检测、判定才能得知。定才能得知。惯用检测伎俩主要从惯用检测伎俩主要从分子水平分子水平和和个体水平个体水平进行。进行。第24页适当限制适当限制酶切割酶切割用同位素标识用同位素标识目标基因片段杂交目标基因片段杂
22、交1.1.1.1.分子水平分子水平分子水平分子水平(1 1)检测转基因生物染色体)检测转基因生物染色体)检测转基因生物染色体)检测转基因生物染色体DNADNA上是否插入了目标基因上是否插入了目标基因上是否插入了目标基因上是否插入了目标基因 提取受体生提取受体生物全部物全部DNA许多许多DNA片段片段显显出出杂交带杂交带(表明目基因已插入)(分子杂交技术)(分子杂交技术)第25页(2)检测目基因是否转录出了mRNA 提取受体生提取受体生物物mRNA用同位素标识用同位素标识目标基因片段杂交目标基因片段杂交显显出出杂交带杂交带(表明目基因已转录出了mRNA)检测检测DNA利用是利用是DNA与与DNA
23、杂交,检测杂交,检测mRNA利利用是用是DNA与与mRNA杂交。杂交。1.1.1.1.分子水平分子水平分子水平分子水平(分子杂交技术)(分子杂交技术)第26页(3)检测目基因是否翻译出蛋白质(抗原(抗原抗体杂交技术)抗体杂交技术)提取受体生提取受体生物蛋白质物蛋白质与对应抗体杂交与对应抗体杂交显显出出杂交带杂交带(表明目基因已形成蛋白质产品)1.1.1.1.分子水平分子水平分子水平分子水平(分子杂交技术)(分子杂交技术)第27页2.2.2.2.个体水平个体水平个体水平个体水平例:用棉铃饲喂棉铃虫,如虫吃后不出现中毒症状,说明未摄入目基因或摄入目基因未表达。如虫吃后中毒死亡,则说明摄入了抗虫基因
24、并得到表达。第28页1.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人蛋白质。以下叙述用基因工程技术可使大肠杆菌合成人蛋白质。以下叙述不正确是不正确是()A.惯用相同限制性内切酶处理目标基因和质粒惯用相同限制性内切酶处理目标基因和质粒B.导入大肠杆菌目标基因不一定能成功表示导入大肠杆菌目标基因不一定能成功表示 C.DNA连接酶和连接酶和 RNA聚合酶是构建重组质粒必需工具酶聚合酶是构建重组质粒必需工具酶D.可用含抗生素培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒可用含抗生素培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 C2.以下关于基因工程中限制性内切酶描述,错误是(以下关于基因工程中限制性内切酶描述,错误是()A.一
25、个限制性内切酶只能识别一个特定脱氧核苷酸序列一个限制性内切酶只能识别一个特定脱氧核苷酸序列B.限制性内切酶活性受温度影响限制性内切酶活性受温度影响C.限制性内切酶能识别和切割限制性内切酶能识别和切割RNAD.限制性内切酶可从原核生物中提取限制性内切酶可从原核生物中提取C第29页含重组质粒含重组质粒土壤农杆菌土壤农杆菌抗虫基因抗虫基因含含kanr质质粒粒重组质粒重组质粒A构建构建土壤农杆菌土壤农杆菌导入导入B培养选择培养选择侵侵 染染转基因转基因抗虫植株抗虫植株离体棉花离体棉花叶片组织叶片组织愈伤组织愈伤组织C诱导选择诱导选择再生植株再生植株分化分化D检测检测3.3.在培育转基因植物研究中,卡那
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