高三生物一轮复习课件：选修3 基因工程
操作水平
基本过程 实质 结果
DNA分子水平
切割 → 拼接 → 导入 → 表达 基因重组
人们需要的新的生物类型和生物产品
• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
获取
普通棉花(无抗虫特性) 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性)
抗虫基因
与运载体DNA拼接 导入
• 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？
2. DNA连接酶——“分子缝合针”
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连 接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。
• 外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细 胞(如棉花细胞)？ 导入过程需要运输工具——载体。 • 载体的作用有哪些？
作用一：作为运输工具，将外源基因(抗虫 基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。
• 为什么乳腺能成为基因药物最 理想的表达场所呢？ 1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入 体内循环，不会影响转基因动物本身的生理 代谢反应。 2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高， 易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加 工，具有稳定的生物活性。 3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产 物的同时，转基因动物又可无限繁殖。
• 基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内提取出来 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞
（二）DNA重组技术的基本工具
1. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
限制酶主要是从原核微生物中分离纯化出 来的。能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列， 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。 特点：特异性。 即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸 序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
5.基因工程药品异军突起
• 就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？
转基因动物的乳腺。 • 什么叫转基因动物？
是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺 乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的 基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时， 该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中 都带有目的基因，使性状得以表达，并稳定地 遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新 的个体，称为转基因动物。
• 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？
药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可 高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
基因工程药品 —— 胰岛素 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临 床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰 腺中提取，用该方法生产的胰岛素产量低， 价格昂贵，远不能满足社会需要。1979年， 科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌 DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。 1982年，美国一家基因公司用基因工程方法 生产的胰岛素投入市场，售价降低了 30%~50%。
作用二：利用载体在受体细胞(棉花细胞) 内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。
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）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目 的基因插入到载体上去。 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) 载体DNA必须是安全的,不会对受体细胞有害,或不 能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去; 5) 载体DNA分子大小应适合,以便提取和在体外进行 操作,太大就不便操作.
• 基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射 生长激素。而生长激素的获得很困难。以前， 要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底 部摘取垂体，并从中提取生长激素。 现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
步骤三：目的基因导入受体细胞 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，称为转化。 什么叫显微注射技术？
用口径为1μm的DNA注射器，将大量的 目的基因片段注入到受精卵的核内，然 后把经过注射的受精卵移植到另一只雌 性动物的子宫内，使受精卵发育为转基 因动物。
1.将目的基因导入植物细—农杆菌转化法
步骤一：目的基因的获取
目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因, 获取目的基因是实施基因工程的第一步 。 如与生物抗逆性相关的基因、与优良品 质相关的基因、与生物药物和保健相关的基 因、与毒物降解相关的基因，以及与工业所 需用品相关的基因等。从基因中获取目的基因：基因:
将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入 受体菌的群体中储存,各个受体菌:
大肠杆菌(EcoRΙ)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
黏性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧 将DNA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中心轴线 处切开时，产生的则是平末端。
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 要切两个切口，产生四个黏性末端。 • 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的 DNA分子了。
基因工程与食品业
• 基因工程为食品工业中提供了什么前景？ 基因工程为人类开辟新的食物来源。 1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中 表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐 培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需 要的卵清蛋白。
2）用基因工程的方法从微生物中获得 人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。
1）β—珠蛋白的DNA探针 → 镰刀状细胞贫 血症 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 → 苯丙酮尿症 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备 的DNA探针 → 白血病
• 基因治疗：
1、体外基因治疗 1990年9月，美国对一名患有严重复 是指是把健康的外源基因导入有基因缺 合型免疫缺陷症的4岁女童，实施了基因 陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 治疗。 2、体内基因治疗 1994年美国科学家利用经过修饰的腺 病毒作载体，成功地将治疗遗传性囊性纤 维化病的正常基因转入患者组织中。
2.将目的基因导入动物细胞--显微注射法 3.将目的基因导入微生物细胞
大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:
首先用Ca2+ 处理细胞,以大细菌细胞壁的通透性, 使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理 状态,这种细胞称为感受态细胞. 第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与 感受态细胞混合,在一定的温度下促进感受态细胞吸 收DNA分子,完成转化过程.
多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培 养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄 入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出 相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应 变化的个体进一步培养、研究。 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 目的基因或摄入目的基 因未表达。如虫吃后中 毒死亡，则说明摄入了 抗虫基因并得到表达。
1检测转基因生物染色体的DNA上是否插入目的基 因-分子水平检测 2检测目的基因是否转录出了mRNA-分子水平检测
3检测目的基因是否翻译成蛋白质--个体 生物学水平的鉴定 如一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细 胞后，是否赋予抗虫或抗病特性，需要做 抗虫或抗病的接种实验，以确定是否具有 抗性以及抗性的程度。
• 基因探针：
基因探针就是一段与目的基因或DNA互补 的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或 基因的一部分；可以是DNA本身，也可以 是由之转录而来的RNA。
1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的 通透性。 2）使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。
3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制， 由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间叫做部分基因.利用PCR技术扩增目的基因
人工合成目的基因
如果基因比较小，核苷酸序列又 已知，也可以通过DNA合成仪用化学 方法直接合成。
步骤二：基因表达载体的构建 1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一 个切口，露出黏性末端。 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DNA连接酶，形成了一个重 组DNA分子（重组质粒） 目的基因与载体的结合过程，实际上 是不同来源的基因重组的过程。
三、基因治疗曙光初照
• 基因诊断：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在 DNA水平分析检测某一基因，从而对特定 的疾病进行诊断。 探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光
分子等标记的DNA分子；
原理：利用DNA分子杂交原理；
• 基因诊断技术在什么方面发展迅速？ 在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前 已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。 • 举例
• 大肠杆菌的质粒： 最常用的质粒 是大肠杆菌的质粒， 其中常含有抗药基 因，如四环素的标 记基因。质粒的存 在与否对宿主细胞 生存没有决定性作 用，但复制只能在 宿主细胞内成。
基因工程的基本操作程序主要包括 四个基本步骤： 1）目的基因的获取 2）基因表达载体的构建 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测与鉴定
• 基因工程药品 —— 干扰素 干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖 蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感 染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对 治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的 白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg 干扰素。1980~1982年，科学家用基因工程 方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰 素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述 干扰素大量投放市场。
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高三生物选修三《基因工程》复习课件
genes
D: Plant cell
E: Mitochondria
F: Chloroplast G: Nucleus
T-DNA通过一种尚不清楚的机制整合到宿主基因组中
马铃薯RNAi沉默系的StBRI1表达量检测
以马铃薯β-tubulin 为内参基因，采用半定量RT-PCR 的方法分别检 测St BRI1在RNAi沉默系叶片和块茎中的表达量水平。结果显示全 株沉默系叶片和块茎中St BRI1的表达量都明显下降。
基因工程的诞生及所需工具
基因工程诞生的理论基础：DNA是遗传物质的 发现、DNA双螺旋结构和中心法则的确立、遗 传密码的破译 基因工程诞生的技术保障：限制性核酸内切酶 （分离）、DNA连接酶（重组）、载体（运载）
基因工程是在DNA分子水平上进行操作的，需 专门的工具。
构建基因表达载体pBI121-35S-StBRI1-GFP 1、StBRI1扩增（目的基因获取）：
微生物细胞
左边为 突变体，右边为 突变体转空载体恢复表型 由于 35S启动子的增强与沉默造成
（2）基因表达产物的检测
用Thr 磷酸化抗体（Anti-Thr-P）进行检测的结果显示：含 StBRI1的蛋白和含 AtBRI1 的蛋白均能检测到目标蛋白磷酸化。
亚细胞定位
由于马铃薯StBRI1 中间具有一个跨膜区，所以推测该蛋白定位于 膜上。通过瞬时转化本氏烟草，在烟草叶表皮细胞中表达带有绿 色荧光蛋白（GFP）标签的马铃薯StBRI1蛋白，可以看到马铃薯 StBRI1 主要定位于细胞膜上，而不是细胞核或者细胞质。
农杆菌介导的StBRI1 RNAi载体转化马铃薯
1、将重组质粒电击转化到农杆菌GV3101中。 ①含重组质粒 pBI121-B33-StBRI1RNAi 的农杆菌具有卡那霉素 抗性； ②含重组质粒 pART27-35S-StBRI1RNAi 的农杆菌具有壮观霉素 抗性。 2、马铃薯遗传转化 （1）侵染当天，把制备好的含重组质粒的农杆菌菌液转移到无菌 培养皿中。用镊子把预培养的无菌茎段转移到菌液中侵染12 分钟， 期间摇晃培养皿几次。
选修3基因工程ppt完美课件2021届高考生物一轮复习
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2．载体上标记基因的作用 载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没 有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性 基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培 养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如下图所示：
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2．图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性 内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、 Sau3AⅠ的切点是唯一的)。
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1．(2018·北京理综)用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，
酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是( D )
A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同 B．图2中酶切产物可用于构建重组DNA C．泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物 D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA
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③结果：产生 黏性末端 或平末端。 (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：
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2．载体上标记基因的作用 载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没 有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性 基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培 养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如下图所示：
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2．图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性 内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、 Sau3AⅠ的切点是唯一的)。
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1．(2018·北京理综)用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，
酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是( D )
A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同 B．图2中酶切产物可用于构建重组DNA C．泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物 D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA
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③结果：产生 黏性末端 或平末端。 (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：
高中生物选修三专题基因工程复习课件-PPT
蛋白质分子杂 交(抗原和抗体
同上
之间)
①抗虫或抗病得接种实验
个体生物学水平得 鉴定
②基因工程产品与天然产品活 性得比较
【例2】 (2009·福建高考·T32)转基因抗病香蕉得培 育过程如图所示。质粒上有Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ等四种限制酶切割位点。请回答:
(_(P12_))s_构培t__Ⅰ建养__、含基__E抗中_c_病o得_R_基卡_Ⅰ_因那__得霉_,表对素达_会_载_抑含质_体_抗粒制_A_病香_时基_蕉_,因应_愈_得选_伤D_用_N组_A限_、进织制行细酶切胞割得。生 长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因得香蕉细胞,应 使基因表达载体A中含有______抗__卡__那__霉__素,作基为因标记基 因。
• (3)蛋白质工程与基因工程比较
项目
蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功能→设计预
过 期得蛋白质结构→推测应 程 有得氨基酸序列→找到对
应得脱氧核苷酸序列 区 别 实 定向改造或生产人类所需
质 蛋白质
获取目得基因→构建基 因表达载体→将目得基 因导入受体细胞→目得 基因得检测与鉴定
定向改造生物得遗传特 性,以获得人类所需得 生物类型或生物产品
• 【答案】 B
• (3)将目得基因导入受体细胞
• ①目得:目得基因进入受体细胞内并在受体细 胞内维持稳定和表达得过程。
• ②受体细胞种类不同,导入方法不同。
受体细 胞种类
方法
①农杆菌转化法:目得基因插入Ti质 粒得T－DNA→转入农杆菌→导入植 植物细 物细胞→稳定维持和表达 胞 ②基因枪法
③花粉管通道法
___0_,2____个游离得磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造,插入得Sma Ⅰ酶切位点越多,质粒得
高三生物一轮复习专题课件选修三专题一基因工程ppt
是基因工程的核心。
(2)基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有
□15 启动子 、□16 终止子和 □17 标记基因 等。
①启动子：是一段有特殊结构的 □18 DNA片段 ，位于 □19 基因首端 ，是 □20 RNA聚合酶识别和结合 的部位。
②标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有□21 目的 基因 ，从而 □22 将含目的基因的细胞筛选出来 。
专题一 基因工程
教材基础回扣 核心考点整合 命题视角研析 课后限时练
教材基础回扣
教材梳理
一、DNA重组技术的基本工具 1．DNA重组技术的“分子手术刀”
□ (1)“分了手术刀”即 1 限制性核酸内切酶 。 □ (2)来源：主要从 2 原核生物中分离。
(3)功能：识别□3 特定核苷酸序列、切割 □4 磷酸二酯键。 (4)结果：产生□5 黏性末端 或□6 平末端 。
3．将目的基因导入受体细胞的方法
(1)植物最常用： □23 农杆菌转化 法，其次为 □24 基因枪 法、□25 花粉管通道 法。
(2)动物：最常用 □26 显微注射 法，其受体细胞通常为 □27 受精卵 。
(3)细菌：□28 感受态细胞 法，需用 □29 Ca2＋ 处理细胞。
4．目的基因的检测和鉴定
(4)目的基因的检测和鉴定
[应用训练2] (2012·南京教学检测)如图为获得抗虫棉的 技术流程。在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因 (kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才 能在卡那霉素培养基上生长。
请据图回答： (1)A过程所用的载体是________，需要的工具酶有 ________和________。 (2)C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素 外，还需加入________。 (3)由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫植株可采用 ________技术，该技术所依据的原理是_________________ __________________________________________________。
(2)基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有
□15 启动子 、□16 终止子和 □17 标记基因 等。
①启动子：是一段有特殊结构的 □18 DNA片段 ，位于 □19 基因首端 ，是 □20 RNA聚合酶识别和结合 的部位。
②标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有□21 目的 基因 ，从而 □22 将含目的基因的细胞筛选出来 。
专题一 基因工程
教材基础回扣 核心考点整合 命题视角研析 课后限时练
教材基础回扣
教材梳理
一、DNA重组技术的基本工具 1．DNA重组技术的“分子手术刀”
□ (1)“分了手术刀”即 1 限制性核酸内切酶 。 □ (2)来源：主要从 2 原核生物中分离。
(3)功能：识别□3 特定核苷酸序列、切割 □4 磷酸二酯键。 (4)结果：产生□5 黏性末端 或□6 平末端 。
3．将目的基因导入受体细胞的方法
(1)植物最常用： □23 农杆菌转化 法，其次为 □24 基因枪 法、□25 花粉管通道 法。
(2)动物：最常用 □26 显微注射 法，其受体细胞通常为 □27 受精卵 。
(3)细菌：□28 感受态细胞 法，需用 □29 Ca2＋ 处理细胞。
4．目的基因的检测和鉴定
(4)目的基因的检测和鉴定
[应用训练2] (2012·南京教学检测)如图为获得抗虫棉的 技术流程。在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因 (kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才 能在卡那霉素培养基上生长。
请据图回答： (1)A过程所用的载体是________，需要的工具酶有 ________和________。 (2)C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素 外，还需加入________。 (3)由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫植株可采用 ________技术，该技术所依据的原理是_________________ __________________________________________________。
2023届高三生物一轮复习课件：基因工程
或其他数量的核苷酸组成。
6.切割结果：切口有两种：黏性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的_中__轴__线__两__侧__将DNA分子的两条链分别切 开时，产生的是黏__性__末__端____； 当限制酶在它识别序列的_中__轴__线__处__切开时，产生的是_平__末__端_；
EcoRⅠ SmaⅠ
不会对人畜有害的原理？①Bt抗虫蛋白只在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人畜的胃液 呈酸性 ②人畜的肠道细胞没有特异性受体。 一、目的基因的筛选与获取 1.何为目的基因？P76用于改变受体细胞性状和获得预期表达产物的基因，主要指编码蛋白质的基因 库是由mRNA逆转录形成的，只包含真核细胞基因结构中外显子的序列，可在不同物种之间交流；
物细胞 哺乳 不的到溶丝解状。沉淀物、
方案： ①4℃冰箱静置后取 上清液 ②离心后取上清液
2mol/L的 NaCl溶液， 2只试管
二苯胺 沸水浴加热 蓝色
加①体低积温相放等置、几预分冷钟酒的精作（用体？积分数95%）静置，得白色丝状物 提②取搅方拌案时：应轻缓、并沿一个方向的原因？
①抑用制玻核璃酸棒水沿解一酶个的方活向性搅，拌进，而卷抑起制丝D状NA物降，解并；用抑滤制纸DN吸A分取子上面运 动的，水使DNA易形成沉淀析出；低温有利于增加DNA分子柔韧性，
6
●1.基因表达载体的构建目的？ ●2.基因表达载体组成？ ●3.基因表达载体各组成部分的作用？ ●4.转化的概念？ ●5.将目的基因导入受体细胞的方法及适用范围？
7
1.在培养有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是什么？ 2.原理？ 3.采用农杆菌转化法导入目的基因时，为什么目的基因可以整合到染色体的DNA 上? 4.目的基因插入染色体DNA上的目的是什么？ 5.两次拼接、两次导入 6.转基因的植物细胞如何获得最终的新品种？
高三一轮复习高考人教版生物选修基因工程课件
②转化方法 生物类型
植物
受体细胞
体细胞
农杆菌转化法 、 常用方法 基因枪法、花粉管
通道法
动物 __受__精__卵___
显微注射法
微生物 大肠杆菌或酵母 菌等
_感__受__态__细__胞__法__
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(2)DNA 连接酶
种类
E·coli DNA连接酶
来源
_大__肠__杆__菌___
特点
缝合黏性末端
T__4D__N_A__连__接__酶_ T4 噬菌体
缝合黏性末端和平末端
作用 缝合双链 DNA 片段，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键
选修3 现代生物科技专题
第1讲 基因工程
考纲要求
核心素养 1.基因的结构与功能(生命观念)
1.基因工程的诞生(Ⅰ)
2.基因工程的操作流程图及蛋白质的流
2.基因工程的原理及技术 程图等(科学思维)
(含 PCR 技术)(Ⅱ)
3.基因工程的应用和蛋白质工程(科学探
3.基因工程的应用(Ⅱ)
究)
4.蛋白质工程(Ⅰ)
(3)将目的基因导入受体细胞 ①转化含义：目的基因 进入受体细胞内，并且在受体细胞内 遗传和表达的过程。
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高考生物一轮复习 专题一 基因工程课件 新人教版选修3
__体_细__胞___
受精卵
原核细胞
转化 过程
将目的基因插入到 Ti质粒的_T_－__D_N__A_ 上→转入农杆菌→ 导入植物细胞→整
合到受体细胞的 __染__色__体__D_N__A__上→
表达
将含有目的基因的表达
载体提纯→取卵(受精 卵)→____显__微__注__射_→受
精卵发育→获得具有新
• 3．载体 • (2)其他载体：λ噬菌体衍生物、 动植物病毒 等。
1.限制性核酸内切酶 (1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数 个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱
基是反向对称重复排列的。如
以中心线为轴，两侧碱基互补对称；
为轴，两侧碱基互补对称。
• 3．载体上标记基因的标记原理
• 载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基
因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有 抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体 细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受 体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载 体的受体细胞，原理如下图所示：
并切开相应两个核苷
• (3)结果：产生 黏性末端 或平末端。
• 2．DNA连接酶
常用类型
来源 功能 结果
E·coliDNA 连接酶
__大__肠__杆__菌_____ 连接黏性末端
T4DNA连接酶
T4噬菌体 连接__黏__性__末__端__和__平__末__端__
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
突破)
导入动物细胞常用显微注射技术，导入微生
_____________________ 物细胞常用感受态细胞法。
高考生物一轮复习1基因工程课件选修3高三选修3生物课件
12/9/2021
3.研究表明锥形蜗牛毒蛋白能加速受体细胞信号转换，比人类胰岛素更加快速地 发挥作用。利用基因工程制造锥形蜗牛毒蛋白——“速效胰岛素”实现批量生产 成为治疗Ⅰ型糖尿病的新思路。在基因工程制造过程中，需用哪些工具？(社会 责任——关注人体健康) 提示：载体、限制酶、DNA连接酶。
12/9/2021
12/9/2021
2.实验流程：
12/9/2021
【教材拾贝】 选修3·P6“寻根问底” DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。 提示：不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶连接的是单个的 脱氧核苷酸。
12/9/2021
【素养达成】 1.限制酶为什么只切割外源DNA而对自身DNA不起作用？(生命观念——结构与功 能观) 提示：限制酶存在于原核生物体内，能将外来的DNA切断，但对自身的DNA却无损 害作用，其原因是原核细胞内具有甲基化酶等核酸修复酶。甲基化酶与限制酶具 有完全相同的识别序列，能使识别序列中的某个碱基发生甲基化，从而保护DNA 不被限制酶切开，但外来核酸没有这种甲基化的修饰，因此会被细胞的限制酶切 开。
12/9/2021
2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？(科学思维——比较 与归纳) 提示：基因工程是按照中心法则进行的：基因→表达(转录和翻译)→形成氨基酸 序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能，基本上是生产出自 然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：从预期的蛋白质功能出 发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找出相对应的脱氧核苷酸 序列(基因)，可以创造出自然界不存在的蛋白质。
12/9/2021
五、蛋白质工程 1.流程图：
写出流程图中字母代表的含义：
3.研究表明锥形蜗牛毒蛋白能加速受体细胞信号转换，比人类胰岛素更加快速地 发挥作用。利用基因工程制造锥形蜗牛毒蛋白——“速效胰岛素”实现批量生产 成为治疗Ⅰ型糖尿病的新思路。在基因工程制造过程中，需用哪些工具？(社会 责任——关注人体健康) 提示：载体、限制酶、DNA连接酶。
12/9/2021
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2.实验流程：
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【教材拾贝】 选修3·P6“寻根问底” DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。 提示：不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶连接的是单个的 脱氧核苷酸。
12/9/2021
【素养达成】 1.限制酶为什么只切割外源DNA而对自身DNA不起作用？(生命观念——结构与功 能观) 提示：限制酶存在于原核生物体内，能将外来的DNA切断，但对自身的DNA却无损 害作用，其原因是原核细胞内具有甲基化酶等核酸修复酶。甲基化酶与限制酶具 有完全相同的识别序列，能使识别序列中的某个碱基发生甲基化，从而保护DNA 不被限制酶切开，但外来核酸没有这种甲基化的修饰，因此会被细胞的限制酶切 开。
12/9/2021
2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？(科学思维——比较 与归纳) 提示：基因工程是按照中心法则进行的：基因→表达(转录和翻译)→形成氨基酸 序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能，基本上是生产出自 然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：从预期的蛋白质功能出 发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找出相对应的脱氧核苷酸 序列(基因)，可以创造出自然界不存在的蛋白质。
12/9/2021
五、蛋白质工程 1.流程图：
写出流程图中字母代表的含义：
高考生物一轮复习现代生物科技专题第一讲基因工程课件(选修3)高三选修3生物课件
12/9/2021
在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒 的大肠杆菌单菌落，还需使用含有______________的固体培养基。 (3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其 DNA 复制 所需的原料来自于________________。
解析：(1)质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制 酶切割位点，供外源 DNA 片段(基因)插入其中；在受体细胞中能 自我复制，或能整合到染色体 DNA 上，随染色体 DNA 进行同步 复制；有特殊的标记基因，供重组 DNA 的鉴定和选择等。(2)在培 养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含 环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在
12/9/2021
命题点 2 运载体的作用及特点 2．(2016·全国乙卷)某一质粒载体如图所示，外源 DNA 插入到 Ampr
或 Tetr 中会导致相应的基因失活(Ampr 表示氨苄青霉素抗性基因， Tetr 表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用 BamHⅠ酶切后， 与用 BamHⅠ酶切获得的目的基因混合，加入 DNA 连接酶进行 连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有 的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含 有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质 粒的大肠杆菌。回答下列问题：
12/9/2021
(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的 基本条件有______________________(答出两 点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述 基本条件外，还需具有启动子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆 菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的， 其 原 因 是 ______________________ ； 并 且 _________________ 和 ____________________的细胞也是不能区分的，其原因是_______ ______________________________________________________。
在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒 的大肠杆菌单菌落，还需使用含有______________的固体培养基。 (3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其 DNA 复制 所需的原料来自于________________。
解析：(1)质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制 酶切割位点，供外源 DNA 片段(基因)插入其中；在受体细胞中能 自我复制，或能整合到染色体 DNA 上，随染色体 DNA 进行同步 复制；有特殊的标记基因，供重组 DNA 的鉴定和选择等。(2)在培 养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含 环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在
12/9/2021
命题点 2 运载体的作用及特点 2．(2016·全国乙卷)某一质粒载体如图所示，外源 DNA 插入到 Ampr
或 Tetr 中会导致相应的基因失活(Ampr 表示氨苄青霉素抗性基因， Tetr 表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用 BamHⅠ酶切后， 与用 BamHⅠ酶切获得的目的基因混合，加入 DNA 连接酶进行 连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有 的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含 有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质 粒的大肠杆菌。回答下列问题：
12/9/2021
(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的 基本条件有______________________(答出两 点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述 基本条件外，还需具有启动子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆 菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的， 其 原 因 是 ______________________ ； 并 且 _________________ 和 ____________________的细胞也是不能区分的，其原因是_______ ______________________________________________________。