2017基因工程一轮复习
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2017高考生物一轮复习 现代生物科技 专题一 基因工程与蛋白质工程课件
工具酶不同：工具包含工具酶和载体，工具酶包括限制
割产生的，另外两个是由另一种限制酶切割产生的。
(2)作为基因工程的载体必须具备的条件：要具有 限制酶的切割位点；要有标记基因(如抗性基因)，以便 于重组细胞的筛选；能在宿主细胞中稳定存在并复制； 是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离 出来。(3)基因工程中，将体外重组DNA导入大肠杆菌 体内，并使其在细胞内维持稳定和表达的过程称为转 化。最常用的转化方法是首先用Ca2＋处理大肠杆菌， 目的是使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围DNA分子的 状态。(4)检测转基因生物的DNA上是否插入目的基 因，常用DNA分子杂交技术；检测目的基因是否表达 出相应的蛋白质，常用抗原—抗体杂交技术。
(5) 不同 DNA 分子用同一种限制酶切割产生的黏性 末端都相同，同一个 DNA 分子用不同的限制酶切割， 产生的黏性末端一般不相同。 (6) 限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破
坏标记基因，以便于进行检测。
(7) 基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体 不同。基因工程中的载体是 DNA 分子，能将目的基因
提示
限制性核酸内切酶能将DNA分子切割为
DNA片段，符合图中①；DNA聚合酶在DNA复制过程 中将脱氧核苷酸连接成DNA链，符合图中④；DNA连 接酶能连接不同的DNA片段，符合图中②；解旋酶能
打开DNA双链形成DNA单链，符合图中③。故正确顺
序应为①④②③。
1．(新题快递)chlL基因是蓝藻DNA上控制叶绿素
③质粒作为载体必须具备标记基因、启动子和终止
子等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如 图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因；如果所选限制酶 的切点不是一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若 丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受 体细胞后不能自主复制。
基因工程一轮复习公开课PPT课件
百分之一。
要对天然质粒进行人工改造
作为载体必须具备哪些条件？
1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；
2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因 连接；
3、具有某些标记基因，便于进行筛选。 （如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色 反应的基因等 ）
4、对受体细胞无害
原核细胞的基因结构(补充内容）
非编码区 编码区上游
切点：磷酸二酯键
举例：EcoRI限制酶能识别 GAATTC序列，并 在G和A之间切开 （黏性末端）
SmaI限制酶能识别 GGGCCC序列，并 在G和C之间切开 （平末端）
限制酶所识别的序列有什么特点
限制酶所识别的序列，无论是6个碱 基还是4个碱基，都可以找到一条中 心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的 碱基是反向对称重复排列的。
➢退火：冷却至55～60℃ 变性 部分引物与模板的单链 DNA的特定互补部位相配 对和结合
PCR技术
原理： DNA复制 前提：
一段已知目的基因的核苷酸序列 原料
模板DNA；DNA引物；四种脱氧 核苷酸；热稳定DNA聚合酶 （Taq酶）；离子
方式：以_指__数__方式扩增，
PCR扩增仪
即_2_n__（n为扩增循环的次数）
过程 变性、退火、延伸三步曲
➢变性：加热至90～95℃ 双链D的基因
PCR——聚合酶链式反应 是一项生物体外复制特定DNA片
段的核酸合成技术。通过此技术，可 获取大量的目的基因。
外显子 内含子
真核 细胞
的
编码区 外显子：能编码蛋白质的序列 内含子：不能编码蛋白质的序列
基因
结构 非编码区 ：有调控作用,上游有启动子，下
游有终止子
非编码序列： 包括非编码区和内含子
要对天然质粒进行人工改造
作为载体必须具备哪些条件？
1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；
2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因 连接；
3、具有某些标记基因，便于进行筛选。 （如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色 反应的基因等 ）
4、对受体细胞无害
原核细胞的基因结构(补充内容）
非编码区 编码区上游
切点：磷酸二酯键
举例：EcoRI限制酶能识别 GAATTC序列，并 在G和A之间切开 （黏性末端）
SmaI限制酶能识别 GGGCCC序列，并 在G和C之间切开 （平末端）
限制酶所识别的序列有什么特点
限制酶所识别的序列，无论是6个碱 基还是4个碱基，都可以找到一条中 心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的 碱基是反向对称重复排列的。
➢退火：冷却至55～60℃ 变性 部分引物与模板的单链 DNA的特定互补部位相配 对和结合
PCR技术
原理： DNA复制 前提：
一段已知目的基因的核苷酸序列 原料
模板DNA；DNA引物；四种脱氧 核苷酸；热稳定DNA聚合酶 （Taq酶）；离子
方式：以_指__数__方式扩增，
PCR扩增仪
即_2_n__（n为扩增循环的次数）
过程 变性、退火、延伸三步曲
➢变性：加热至90～95℃ 双链D的基因
PCR——聚合酶链式反应 是一项生物体外复制特定DNA片
段的核酸合成技术。通过此技术，可 获取大量的目的基因。
外显子 内含子
真核 细胞
的
编码区 外显子：能编码蛋白质的序列 内含子：不能编码蛋白质的序列
基因
结构 非编码区 ：有调控作用,上游有启动子，下
游有终止子
非编码序列： 包括非编码区和内含子
选修三 专题一基因工程 一轮复习
结合后导入马铃薯植株中，经检测发现 Amy 在成熟块茎
细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，正
确的是
()
返回
A．获取基因 a 的限制酶的作用部位是图中的① B．基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA 连接酶、质粒 C．连接基因 a 与运载体的 DNA 连接酶的作用部位是图中的② D．一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列，并在特定
返回
突破细节关：
1、黏性末端和平末端的区分；画出黏性末端
返回
热图导析：已知限制酶 EcoRⅠ和 SmaⅠ识别的碱基序列和 酶切位点分别为 G↓AATTC 和 CCC↓GGG，分析回答下面 的问题
返回
(1)在图中画出两种限制酶切割 DNA 后产生的末端。 (2)写出产生的末端的种类：①产生的是黏性末端；②产生的是
的切点上切割 DNA 分子 答案：A
返回
2．(2019·苏州期末)如图是将乙肝病毒表面主蛋白基因 HBsAg 导入巴斯德毕赤酵母菌生产乙肝疫苗的过程图。巴斯德毕 赤酵母菌是一种甲基营养型酵母，能将甲醇作为其唯一碳 源。该酵母菌体内无天然质粒，科学家改造出了图 1 所示 的 pPIC9K 质粒用作载体，其与目的基因形成的重组质粒 经酶切后可以与酵母菌染色体发生同源重组，将目的基因 整合于染色体中以实现表达。已知当甲醇作为唯一碳源时， 该酵母菌中 AOX1 基因受到诱导而表达 (5′AOX1 和 3′AOX1(TT)分别是基因 AOX1 的启动子和终止子)。请 分析回答：
平末端。 (3)EcoRⅠ限制酶和 SmaⅠ限制酶识别的碱基序列不同，切割
位点不同(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有专一性。 (4)要 将 限 制 酶 SmaⅠ 切 割 后 产 生 的 末 端 连 接 起 来 ， 需 要
基因工程一轮复习优秀课件
PCR技术
PCR技术是一种体外DNA复制方法，通过反复循环的DNA扩增步骤可以迅速 制备大量DNA片段，用于基因工程和基因诊断。
基因工程的历史和发展
1 起源与发展
2 重要里程碑
3 现状与前景
基因工程起源于20世纪 70年代，随着DNA测序、 合成和编辑技术的不断 发展，得以迅速推进。
1980年首次成功构建了 重组DNA分子，1996年 克隆克隆羊多莉，标志 着基因工程迈向了新的 里程碑。
现代基因工程已经广泛 应用于农业、医学和环 境领域，并为未来的生 物科技发展奠定了基础。
DNA的基本结构和作用
DNA是生物体内携带遗传信息的分子，由碱基、磷酸和糖组成，通过碱基配 对和DNA复制维持生物遗传信息的传递。
核酸的生物合成
核酸的生物合成包括DNA复制、转录和翻译等过程，通过这些过程来合成和 表达蛋白质，实现基因的功能。
基因剪切技术
基因剪切技术是通过酶作用将DNA分子切割成特定片段，为后续的基因操作和基因组测序提供必要的材 料。
基因工程一轮复习优秀课 件
基因工程是利用基因技术对生物体进行改造和调控的过程。本课件将全面介 绍基因工程的历史、应用、技术原理和伦理问题，以及在农业、医学和环境基因工程？
基因工程是利用基因技术对生物体进行改造和调控的过程，通过修改和重组 DNA分子来达到改变生物特性的目的。
基因工程的应用范围
农业
转基因作物、抗虫抗病品种 的培育，提高农作物产量和 质量。
医学
基因治疗、基因诊断和药物 研发，促进人类健康和疾病 防治。
环境保护
生物修复和生物资源的高效 利用，减少环境污染和资源 浪费。
基因工程技术的基本原理
基因工程技术的基本原理包括基因剪切、PCR技术、基因克隆和CRISPRCas9等技术，以及这些技术在基因工程中的应用。
基因工程一轮复习
如下图所示，EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是 GAATTC ， 切割位点在 G和A 之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是
CCCGGG ，切割位点在 G和C 之间；说明限制酶具有 专一性 。
(2)DNA连接酶 ①作用：将限制酶切割下来的DNA片段 拼接成DNA分子 。 ②类型
常用类型 E·coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
来源 功能
_大__肠__杆__菌___ 只“缝合”_黏__性__末__端___
T4噬菌体 “缝合”_黏__性__末__端__和__平__ __末__端___
结果 恢复被限制酶切开链环状DNA分子
割位点
限制酶切 标记基因
(3)限制性核酸内切酶 Mun Ⅰ和限制性核酸内切酶 EcoR Ⅰ的识
↓
↓
别序列及切割位点分别是
和
。如图
—CAATTG— —GAATTC—
表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切
酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目
的基因载体的质粒是哪一种？并指明理由。
提示 适合的质粒是①。由图可知，质粒②上无标记基因，不适 合作为载体；质粒③和④的标记基因上都有限制性核酸内切酶的 识别位点，使用该酶后将会导致标记基因遭破坏，故均不宜选作 载体。
②其他载体：λ噬菌体衍生物、 动植物病毒 等。 ③载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
(1)基因工程2种工具酶的化学本质分别是什么？运载体的种类有 哪些？ 提示 限制酶、DNA连接酶其化学本质均为蛋白质。运载体的 种类有质粒(常用)、λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
(2)限制酶为何不切割自身DNA? 提示 限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的碱基序 列，并在特定的位点上进行切割；限制酶不切割自身DNA的原 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。
2017届高三生物一轮复习课件基因工程、细胞工程复习 (共35张PPT)
2．基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插
入到启动子与终止子之间的部位。
3．植物组织培养 愈伤组织 脱分化 离体的器官、组织或细胞 ――→ 加营养、激素等 疏松液泡化薄壁 高度分化 再分化 胚状体 ――→ ―→植物体 加激素等或丛芽 4．(1)无菌、无毒的环境 (2)营养需要：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元 素、血清血浆等营养物质 (3)温度和 pH (4)气体环境：95%的空气＋5%CO2，O2 是细胞代谢所需， CO2 维持培养液 pH
(1)基因工程的基本工具 DNA连接酶 限制酶 载体 切割目的 拼接DNA片 携带目的 作用 基因和载 段，形成重 基因进入 组DNA 体 受体细胞 两脱氧核苷酸的脱氧核糖 作用部 与磷酸间形成的磷酸二酯 － 位 键
(2)基因工程中目的基因的获取方法 一是直接提取法，即利用限制酶直接从供体细 胞DNA中提取；二是人工合成法，包括逆(反) 转录法和人工化学合成法。 (3)将目的基因导入受体细胞中的方法 生物种类 植物细胞 动物细 胞 显微注 射法 受精卵 微生物细 胞 Ca2＋处理 法 原核细胞
体，Ⅱ最可能是 ________ 细胞，Ⅲ代表的细胞具有 ________ 和 ________ 的特
点。
(3)在抗虫棉培育过程中，需将抗虫基因(Bt 毒蛋白基因)插入到Ti质粒的________上，通 过农杆菌的转化作用就可以使抗虫基因进入 棉细胞。要检测抗虫基因是否翻译成Bt毒蛋 白，应从抗虫棉中提取蛋白质，并用 ________方法进行检测。 解析 (1)②过程是将重组基因表达载体导入 受体细胞的过程，将目的基因导入动物细胞 常用显微注射法。在转录过程中，RNA聚合 酶识别基因序列上首端的启动子并与之结合 开始转录，故基因的首端要有启动子。②过程常用的方法是________。转基因牛可通过分
基因工程一轮复习(上课用)
运用基因工程技术，不但可以培养优质、 高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可 以培养出具有特殊用途的动物。
超级 动物
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
4.用转基因的动物作器官移植 的供体
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
5.基因工程药品异军突起
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素直接生物体的哪些结构中提取？
目的基因 序列未知
利用DNA合成仪
化学方法合成 目的基因
反转录法 根据已知的氨基 酸序列合成DNA
• 人工合成
目的基因 序列已知
聚合酶链式到
适当的宿主细胞中，通过细胞增殖构成各个DNA片段的克 隆，这一组克隆的总体就被称为某种生物的基因。3）将目的基因导入微生物细胞
（1）原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗 传物质少
（2）方法： 如：以大肠杆菌作为受体细胞
用Ca2+处理受体细胞（增加细菌细胞壁的 通透性） 感受态细胞（处于一种能够
吸收周围环境中DNA分子的理想状态）
表达载体与感受态细胞混合 细胞吸收DNA分子
感受态
小结：将目的基因导入受体细胞
由已知氨基酸序列推测可能的DNA序列
利用PCR技术扩增目的基因：P7课外读
聚合酶链式反应（PCR），在生物体外复制 特定DNA片段的核酸合成技术。可以获得大量的 目的基因。
循环
变性
目的基因 的扩增呈 指数形式 扩增（2n）
延伸 退火
利用PCR技术扩增目的基因
关于PCR技术
聚合酶链式反应 ，是一项 ① 概念：PCR全称为_______________ 体外复制___________ 特定DNA片段的核酸合成技术 在生物____ DNA复制 ②原理：__________ ③前提条件：已知基因的核苷酸序列 ___________________、一对引物 ________、 四种脱氧核苷酸 、___________ DNA聚合酶 。 _______________
2017版高考生物一轮复习 第6章 从杂交育种到基因工程课时提升作业 新人教版必修2
从杂交育种到基因工程(40分钟100分)一、选择题(共11小题，每小题5分，共55分)1.(2016·淄博模拟)两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因的遗传遵循自由组合定律，现欲培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是( )A.人工诱变育种B.基因工程育种C.单倍体育种D.杂交育种【解析】选D。
欲培育aabb隐性类型的新品种，只需将两亲本杂交所得的F1自交，从F2中直接选育即可。
2.下列不属于诱变育种的是( )A.用一定剂量的γ射线处理，引起变异而获得新性状B.用X射线照射处理，得到高产青霉素菌株C.用亚硝酸处理，得到动物和植物的新类型D.人工种植的马铃薯块茎逐年变小【解析】选D。
诱变育种是利用物理因素(如X射线、γ射线等)或化学因素(如亚硝酸等)处理生物，引发基因突变。
人工种植的马铃薯块茎逐年变小，造成退化的直接原因是高温、干旱、病毒感染等，故不属于诱变育种。
3.下列不属于利用基因工程技术制取的药物是( )A.从大肠杆菌体内制取白细胞介素B.从酵母菌体内获得干扰素C.从青霉菌体内获取青霉素D.从大肠杆菌体内获取胰岛素【解析】选C。
运用基因工程技术可以使外源基因在受体细胞中表达来生产转基因产品，A、B、D均为外源基因的表达；青霉菌产生青霉素是自身基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药物。
4.下列育种过程中产生的变异不属于可遗传变异的是( )A.利用太空育种技术培育的新品种B.利用多倍体育种技术培育的无子西瓜C.利用杂种优势培育的高产油菜D.水肥充足条件得到穗大粒多的小麦【解析】选D。
提供优良的水肥条件得到的穗大粒多的小麦，是由外界环境的影响而不是由遗传物质改变引起的变异，属于不可遗传的变异；太空育种、多倍体育种和杂交育种的遗传学原理分别是基因突变、染色体变异和基因重组，它们都属于可遗传变异。
5.(2016·承德模拟)下列关于育种的叙述，正确的是( )A.人工诱变育种一定能出现人们所需要的性状B.培育三倍体无子西瓜利用的变异原理属于不可遗传的变异C.单倍体育种过程中需要用到植物组织培养技术D.杂交育种和多倍体育种的原理均为基因重组【解析】选C。
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（2）种类：4000种。 （3）作用：识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并
且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键断开。(6个,4、5、8个) （4）结果：形成两种末端 黏性末端
平末端
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
实例：EcoRⅠ限制酶能专一识别GAATTC序列，并 在G和A之间将这段序列切开。
• DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?
DNA聚合酶
DNA连接酶
以一条DNA链为模板。 不需要模板。
区别1 将单个核苷酸通过磷酸 将DNA双链上的两个
二酯键连接成一条互补 两个DNA片段连接起
的DNA链
来。
相同点
形成磷酸二酯键，都是蛋白质
反馈练习：
以下是两种限制酶切割后形库的构建模式图
某种生物的mRNA 反转录酶
杂交双链 (单链RNA/单链DNA) 核酸酶H
单链DNA DNA聚合酶
双链DNA (cDNA)
（2）用_同__一__种__限__制酶__切断目 的基因，使其产生_____ 相_同__的__黏__性__末__端_。
（3）将切下的目的基因片段插入质粒的__切__口__处， 再加入适量_D_N_A_连__接__酶___，形成了一个重组DNA分 子（重组质粒）
目的基因
载体
同一种限制酶
重组体
T4 DNA连接酶 15ºC
2.转基因动物
类别
应用实例
提高生 长速度
如转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因 鲤鱼生长速率快、体型大
改善畜 如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因
牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大减低,而其他营养
产品品质 成分不受影响
目前,已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出
生产药物 了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白
载体的作用
相当于一种运输工具，将外源基因转移到受体细胞中去。
1、2 基因工程的基本操作程序
四个步骤:
目的基因的获取 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
一：目的基因的获取
1、目的基因主要是指 _编__码__蛋_白__质__的__结_构__基__因___也 可以是一些具有调控作用的因子。
3、翻译检测
目的： 检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法: 抗原抗体杂交技术
抗原： 从转基因生物中提取的蛋白质 抗体： 将目的基因编码的蛋白质注射进动物体内进
行免疫产生的相应抗体
4、个体生物学水平的鉴定
抗虫或抗病鉴定、 活性鉴定等
1、3 基因工程的应用
1.转基因植物
类别 抗虫 抗病 抗逆
改良应用实例限制酶 Nhomakorabea2.“分子缝合针”————DNA连接酶
(1)、作用：
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之 间的磷酸二酯键。
E.coliDNA连接酶
(2)、分类
(1)、来源： 大肠杆菌 (2)、作用： “缝合”黏性末端
T4DNA连接酶
(1)、来源： T4噬菌体 (2)、作用： “缝合”黏性末端和平末端
想一想:DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?
大
小
基因中是否有 启动子 基因中是否有 内含子 基因多少
物种间的基因 交流
有
有
某种生物的全部 基因
部分基因可以
无
无
某种生物的部分 基因
可以
（2）利用PCR技术扩增目的基因
1、定义：PCR——多聚酶链式反应
是一项生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 通过此技术，可获取大量的目的基因。
2、原理：DNA双链复制 3、条件：一段已知目的基因的核苷酸序列
酶等重要药品
科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改
作器官移 造,抑制抗原决定基因的表达,或设法除去抗原决定 植的供体 基因,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的
转基因克隆猪器官
3.基因工程药物 (1)来源：转基因的_工__程__菌__。 (2)成果：_细__胞__因__子__、抗体、疫__苗___、激素等。 (3)作用：预防和治疗人__类__肿__瘤___、心血管疾病、
_遗__传__病__、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。
4.基因治疗 (1)方法：把_正__常__基__因__导入病人体内，使该基因的表 达产物 发挥功能。 (2)效果：治疗_遗__传__病__的最有效的手段。 (3)分类：体__内___基因治疗和体__外___基因治疗。
基因治疗的方法
①体外基因治疗： 从病人体内获得某种细胞，进行培
选修三 现代生物科技专题
专题1、基因工程
一、基因工程的概念
指按照人们的愿望，进行严格的设计， 并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予 生物以新的遗传特性，从而创造出更符合 人们需要的新的生物类型和生物产品。由 于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和 施工的，因此又叫做DNA重组技术。
基因工程 = 基因拼接技术 = DNA重组技术
转基因生 14N 物的DNA 14N
15N
探针
15N
变性 变性
探针：用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段 杂交的对象：从转基因生物中提取的基因组DNA
2、转录检测 目的：检测目的基因是否转录出了mRNA
方法：分子杂交技术
探针：用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段 杂交的对象：从转基因生物中提取的mRNA.
DNA重组技术的基本工具
工欲善其事, 必先利其器.
想一想:获得转基因抗虫棉需要做哪些工作呢? 实现这一精确的操作过程的工具是什么呢?
限制性核酸内切酶——“分子手术刀” DNA连接酶——“分子缝合针” 运载体——“分子运输车”
1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（小记结）一记
（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。
细 胞
插入
植物细胞 染色DNA
表达
新 性
状
（2）基因枪法 适用于单子叶植物
基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目 的基因与其整合并表达的方法。
（3）花粉通道法
花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花 粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目 的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。
检测受体细胞中是否有目的基因，从 而将含有目的基因的细胞筛选出来。
三、将目的基因导入受体细胞
转化: 目的基因进入__受__体_ 细胞____内，并且在受体 细胞内维持_ 稳定___和__表_ 达 __的过程。
常用方法：
1、导入植物细胞: 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
2、导入动物细胞: 显微注射法
3.基因的运输工具——载体
常用的载体？
质粒、λ噬菌体的衍 生物和动植物病毒等。
什么是质粒？
质粒是独立于细 菌拟核DNA之外能够 自主复制的很小的双 链环状DNA分子。
作为载体的必要条件：
记一记
1、能自我复制或整合到受体染色体DNA上 随染色体DNA的复制而同步复制；
2、有一或多个限制酶的切割位点； 3、必须带有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择 4、对受体细胞无毒害
常用受体细胞： 大肠杆菌
过程：
Ca2+处理 大肠杆菌
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
处于能吸收周围环境中
DNA分子的生理状态的
细胞
感受态细胞 吸收DNA
四、目的基因的检测与鉴定
1、导入检测
目的： 方法：
检测转基因生物染色体的DNA上是否插入 了目的基因
DNA分子杂交技术
过程：①.首先取出转基因生物的基因组DNA ②.将含目的基因的DNA片段用放射性同位素等 作标记,以此做探针。 ③使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示 出杂交带,表明目的基因已插入染色体DNA中
杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂 基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等
抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因; 抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因
抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、 抗冻蛋白基因、抗除草剂基因 ①转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30% ②转基因延熟番茄储存时间可延长1～2个月 ③转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异
从自然界已有物种中分离 2、获得途径：
人工方法反转录法 人工将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导 入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这 种生物的不同基因，称为基因基因基因组
对基因工程的概念的理解
1.操作环境：体__外___。 2.操作水平：分__子___水平。
记一记
3.原理：_基__因__重_组___。
4.优点：克服___远__缘__杂_ 交不_亲__和_____障碍，定向改
造生物_性__状__。
5.供体：提供_目__的__基__因__。
6.受体：表达目的基因。 7.本质：性状在受__体___体内表达。
2、将目的基因导入动物细胞
方法: 显微注射技术 常用受体细胞：受精卵
操作程序: 提纯含目的基 因表达载体
取受精卵
显微注射
移植到子宫 受精卵发育
新性状动物
3、将目的基因导入微生物细胞
常用法： Ca2+处理 （用Ca2+处理，增加细菌细胞壁的通透性）
微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷酸； 热稳定DNA聚合酶（Taq酶）能量 4、过程：
5、方式：以_指__数__方式扩增， 即_2_n__（n为扩增循环的次数）
6、仪器： PCR扩增仪
PCR技术扩增与DNA复制的比较
且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键断开。(6个,4、5、8个) （4）结果：形成两种末端 黏性末端
平末端
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
实例：EcoRⅠ限制酶能专一识别GAATTC序列，并 在G和A之间将这段序列切开。
• DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?
DNA聚合酶
DNA连接酶
以一条DNA链为模板。 不需要模板。
区别1 将单个核苷酸通过磷酸 将DNA双链上的两个
二酯键连接成一条互补 两个DNA片段连接起
的DNA链
来。
相同点
形成磷酸二酯键，都是蛋白质
反馈练习：
以下是两种限制酶切割后形库的构建模式图
某种生物的mRNA 反转录酶
杂交双链 (单链RNA/单链DNA) 核酸酶H
单链DNA DNA聚合酶
双链DNA (cDNA)
（2）用_同__一__种__限__制酶__切断目 的基因，使其产生_____ 相_同__的__黏__性__末__端_。
（3）将切下的目的基因片段插入质粒的__切__口__处， 再加入适量_D_N_A_连__接__酶___，形成了一个重组DNA分 子（重组质粒）
目的基因
载体
同一种限制酶
重组体
T4 DNA连接酶 15ºC
2.转基因动物
类别
应用实例
提高生 长速度
如转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因 鲤鱼生长速率快、体型大
改善畜 如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因
牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大减低,而其他营养
产品品质 成分不受影响
目前,已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出
生产药物 了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白
载体的作用
相当于一种运输工具，将外源基因转移到受体细胞中去。
1、2 基因工程的基本操作程序
四个步骤:
目的基因的获取 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
一：目的基因的获取
1、目的基因主要是指 _编__码__蛋_白__质__的__结_构__基__因___也 可以是一些具有调控作用的因子。
3、翻译检测
目的： 检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法: 抗原抗体杂交技术
抗原： 从转基因生物中提取的蛋白质 抗体： 将目的基因编码的蛋白质注射进动物体内进
行免疫产生的相应抗体
4、个体生物学水平的鉴定
抗虫或抗病鉴定、 活性鉴定等
1、3 基因工程的应用
1.转基因植物
类别 抗虫 抗病 抗逆
改良应用实例限制酶 Nhomakorabea2.“分子缝合针”————DNA连接酶
(1)、作用：
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之 间的磷酸二酯键。
E.coliDNA连接酶
(2)、分类
(1)、来源： 大肠杆菌 (2)、作用： “缝合”黏性末端
T4DNA连接酶
(1)、来源： T4噬菌体 (2)、作用： “缝合”黏性末端和平末端
想一想:DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?
大
小
基因中是否有 启动子 基因中是否有 内含子 基因多少
物种间的基因 交流
有
有
某种生物的全部 基因
部分基因可以
无
无
某种生物的部分 基因
可以
（2）利用PCR技术扩增目的基因
1、定义：PCR——多聚酶链式反应
是一项生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 通过此技术，可获取大量的目的基因。
2、原理：DNA双链复制 3、条件：一段已知目的基因的核苷酸序列
酶等重要药品
科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改
作器官移 造,抑制抗原决定基因的表达,或设法除去抗原决定 植的供体 基因,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的
转基因克隆猪器官
3.基因工程药物 (1)来源：转基因的_工__程__菌__。 (2)成果：_细__胞__因__子__、抗体、疫__苗___、激素等。 (3)作用：预防和治疗人__类__肿__瘤___、心血管疾病、
_遗__传__病__、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。
4.基因治疗 (1)方法：把_正__常__基__因__导入病人体内，使该基因的表 达产物 发挥功能。 (2)效果：治疗_遗__传__病__的最有效的手段。 (3)分类：体__内___基因治疗和体__外___基因治疗。
基因治疗的方法
①体外基因治疗： 从病人体内获得某种细胞，进行培
选修三 现代生物科技专题
专题1、基因工程
一、基因工程的概念
指按照人们的愿望，进行严格的设计， 并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予 生物以新的遗传特性，从而创造出更符合 人们需要的新的生物类型和生物产品。由 于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和 施工的，因此又叫做DNA重组技术。
基因工程 = 基因拼接技术 = DNA重组技术
转基因生 14N 物的DNA 14N
15N
探针
15N
变性 变性
探针：用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段 杂交的对象：从转基因生物中提取的基因组DNA
2、转录检测 目的：检测目的基因是否转录出了mRNA
方法：分子杂交技术
探针：用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段 杂交的对象：从转基因生物中提取的mRNA.
DNA重组技术的基本工具
工欲善其事, 必先利其器.
想一想:获得转基因抗虫棉需要做哪些工作呢? 实现这一精确的操作过程的工具是什么呢?
限制性核酸内切酶——“分子手术刀” DNA连接酶——“分子缝合针” 运载体——“分子运输车”
1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（小记结）一记
（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。
细 胞
插入
植物细胞 染色DNA
表达
新 性
状
（2）基因枪法 适用于单子叶植物
基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目 的基因与其整合并表达的方法。
（3）花粉通道法
花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花 粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目 的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。
检测受体细胞中是否有目的基因，从 而将含有目的基因的细胞筛选出来。
三、将目的基因导入受体细胞
转化: 目的基因进入__受__体_ 细胞____内，并且在受体 细胞内维持_ 稳定___和__表_ 达 __的过程。
常用方法：
1、导入植物细胞: 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
2、导入动物细胞: 显微注射法
3.基因的运输工具——载体
常用的载体？
质粒、λ噬菌体的衍 生物和动植物病毒等。
什么是质粒？
质粒是独立于细 菌拟核DNA之外能够 自主复制的很小的双 链环状DNA分子。
作为载体的必要条件：
记一记
1、能自我复制或整合到受体染色体DNA上 随染色体DNA的复制而同步复制；
2、有一或多个限制酶的切割位点； 3、必须带有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择 4、对受体细胞无毒害
常用受体细胞： 大肠杆菌
过程：
Ca2+处理 大肠杆菌
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
处于能吸收周围环境中
DNA分子的生理状态的
细胞
感受态细胞 吸收DNA
四、目的基因的检测与鉴定
1、导入检测
目的： 方法：
检测转基因生物染色体的DNA上是否插入 了目的基因
DNA分子杂交技术
过程：①.首先取出转基因生物的基因组DNA ②.将含目的基因的DNA片段用放射性同位素等 作标记,以此做探针。 ③使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示 出杂交带,表明目的基因已插入染色体DNA中
杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂 基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等
抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因; 抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因
抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、 抗冻蛋白基因、抗除草剂基因 ①转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30% ②转基因延熟番茄储存时间可延长1～2个月 ③转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异
从自然界已有物种中分离 2、获得途径：
人工方法反转录法 人工将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导 入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这 种生物的不同基因，称为基因基因基因组
对基因工程的概念的理解
1.操作环境：体__外___。 2.操作水平：分__子___水平。
记一记
3.原理：_基__因__重_组___。
4.优点：克服___远__缘__杂_ 交不_亲__和_____障碍，定向改
造生物_性__状__。
5.供体：提供_目__的__基__因__。
6.受体：表达目的基因。 7.本质：性状在受__体___体内表达。
2、将目的基因导入动物细胞
方法: 显微注射技术 常用受体细胞：受精卵
操作程序: 提纯含目的基 因表达载体
取受精卵
显微注射
移植到子宫 受精卵发育
新性状动物
3、将目的基因导入微生物细胞
常用法： Ca2+处理 （用Ca2+处理，增加细菌细胞壁的通透性）
微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷酸； 热稳定DNA聚合酶（Taq酶）能量 4、过程：
5、方式：以_指__数__方式扩增， 即_2_n__（n为扩增循环的次数）
6、仪器： PCR扩增仪
PCR技术扩增与DNA复制的比较