选修三 现代生物技术 详尽复习

导入微生物细胞方法 (称为转化） 检测插入染色体 分子水平 检测转录mRNA 目的基因的检测与鉴定 检测翻译蛋白质
应用
个体水平鉴定
基因工程概念
基因工程是指按照人们的意愿，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
• 作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列（反向对 称重复排列），切割特定切点（磷酸二酯键）。
• 结果：产生黏性未端（EcoRI）（碱基互补配对）或平 末端（SmaI）。
基因工程的基本工具
2.DNA连接酶——“分子缝合针” 1)、种类：
E· coli DNA连接酶（黏性末端）
对比DNA聚合 2)、作用部位： 磷酸二酯键 酶
（二）基因表达载体构建
（复制原点） 启动子 1、基因表达载体由 ________、______ 终止子 目的基因 标记基因 ______、_______、_______ 四（五）部 分组成。 2、启动子作用： RNA聚合酶识别和结合的位点 启动转录的“开关”。
3、标记基因的作用：
鉴别受体细胞中是否含有 目的基因 ，从普通细胞 中筛选出含目的基因的受 体细胞
蛋白质工程
©概念：以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为
基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造， 或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产生活的需要。
©原理：
复制 DNA 转录 mRNA
翻译
折叠 具有空间结 肽链 构的蛋白质
表达生物 特有的功 能或性状
©步骤：
基因
DNA合成 转录
mRNA
方法——抗原—抗体杂交(生物中蛋白质与抗体) ⑵个体水平鉴定（性状） 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
转基因生物
转基因生物是指利用 基因工程 技术导 入 外源基因 培育出的能够将新性状稳定地 遗传 给后代的 基因工程 生物。
优点： 打破了常规育种难以突破的
物种之间的界限(生殖隔离) ， 定向
的
改变了生物的遗传性状.
将目的基因导入微生物细胞
原核生物繁殖快、多为单细胞、遗 传物质相对较少，故早期常作为受体 细胞。
大肠杆菌细胞
用Ca2+处理
感受态细胞
重组表达载体DNA 溶于缓冲液
混合
导入
目的基因的检测与鉴定
分子探针：同位 ⑴分子水平检测： 素标记的目的基 ①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目 因的单链
的基因： 方法——DNA分子杂交(探针与基因组DNA) • ②检测目的基因是否转录出了mRNA： 方法——分子杂交（探针与生物体mRNA） • ③检测目的基因是否翻译成蛋白质：
1
基因工程步骤
2
3
4
(2009福建卷) 转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、
SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答：
1）构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶 含抗病基因的DNA、质粒 对 进行切割。
PstⅠ、EcoRⅠ ，
（2）培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入 抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有 ，作为标记基因。 （2）抗卡那霉素基因 全能性 （3）香蕉组织细胞具有 ，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基 因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞 的 。 脱分化、再分化
• （1）图中①所指的是 PCR 技 术。 • （2）图中②所指的物质 mRNA ，③所指的物质 是 是 rhEPO 。 • （3）培养重组CHO 细胞时， 为便于清除代谢产物，防止细 胞严物积累对细胞自身造成危 害，应定期更换 培养液 。 • （4）检测 rhEPO外活性需用 抗rhEPO单克隆抗体。分泌单 克隆抗体的 杂交瘤 细胞， 可由rhEPO免疫过的小鼠B淋 巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合 而成
• • • • • • • • • •
21、PCR技术中基因增加的方式是什么？ 22、PCR技术的步骤包括哪几步？ 23、基因表达载体包括哪些必需部分？ 24、启动子的作用是什么？通常启动子来自哪 里？ 25、终止子的作用是什么？ 26、将目的基因导入植物细胞有哪几种方法？ 27、将目的基因导入动物细胞的常用方法是？ 28、动物基因工程的受体细胞通常是？ 29、原核生物具有什么特点？ 30、大肠杆菌最常用的转化方法是什么？
基 因 工 程 小 导入植物细胞方法 步骤 结 将目的基因导入受体细胞 导入动物细胞方法
概念： 原理： 来源；作用及特点；结果 限制性核酸内切酶： 工具 DNA连接酶：种类；作用 载体： 作用；PCR技术扩增 人工合成 基因表达载体的构建 ：构建目的、组成
基因工程药物（转基因工程菌生产抗体、 细胞因子等）
基因工程的应用
3、基因诊断:用放射性同位素(如32P)、荧光分子等 标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴 定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。 4、基因治疗:把
健康的外源基因 导入有基因缺陷 的细胞中，达到 治疗疾病的目的。
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。
受体细胞种类 植物细胞 方法
农杆菌转化法（双子叶植物、裸子植物） 基因枪法（单子叶植物） 花粉管通道法
动物细胞
微生物细胞
显微注射技术：目的基因表达载体提纯→ 取卵 （受精卵）→显微注射→受精卵发育→新性状动物 用Ca2+处理细胞→感受态细胞→表达载体与感 受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
重组质粒形成过程:
限制酶 （1）用一定的_________ 切割质粒，使其出现一个 黏性末端 切口，露出____________。 （平末端） 同一种限制酶 （2）用_______________ 切断目的基因，使其产生 相同的黏性末端 ____________。
切口 （3）将切下的目的基因片段插入质粒的______处， DNA连接酶 再加入适量___________，形成了一个重组DNA分 子（重组质粒）
基因工程相关要点
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境 操作对象 生物体外 基因
操作水平
基本过程 实质 结果
DNA分子水平
剪切 → 拼接 → 导入 → 表达 基因重组 新生物类型、生物产品
基因工程的基本工具
1.限制性核酸内切酶
黏性末端
EcoRI
黏性末端
基因工程的基本工具
1、限制性核酸内切酶----“分子手术刀” • 来源：原核生物
质粒——细菌拟核DNA之外结构简单、能自主复
制的很小的环状DNA分子。
小结
限制酶
DNA连 接酶
主要存在于原核生物中 具有专一性(识别序列) 切开DNA分子的磷酸二酯键 连接磷酸二酯键
基因工 程
的工具
运载 工具
E.coliDNA连接酶 种类 T4 DNA连接酶 结构简单,大小适中 能在宿主细胞中自 具备的 我复制并稳定存在 条件 具一个或多个限制酶切位点 具标记基因 质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒
四、 基因工程的应用
抗虫转基因植物（抗虫棉）
1、植物基因工程成果 抗逆转基因植物（抗性基因）
抗病转基因植物（病毒外壳蛋白基因）
改良植物品质（营养、实用、观赏价值）
方法:
提高动物生长速度（外源生长激素基因）
改善畜产品质量
2、动物基因工程成果 做器官移植供体（导入调节因子，避免
排异反应）
生产药物（乳腺生物反应器）
定向改造生物啦！
基因工程相关要点
基因拼接技术 DNA重组技术 1、基因工程又叫做____ ___或__________ 。 2、基本工具：
限制性核酸内切酶 “分子手术刀”: DNA连接酶 “分子缝合针”:
基因进入受体细胞的载体: 运载体 3、基本操作步骤：
1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建（核心） 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定
• （10天津卷）Ⅰ.（14分）下图是培育表达人乳铁蛋白 的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素 抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性金银，BamHI、 HindIII、SmaI直线所示为三种限制酶的酶切位点。 据图回答：
条件 ：耐高温DNA聚合酶
聚合酶链式反应（PCR）
原理：DNA半保留复制 前提：一段已知目 的基因的核苷酸序 列 条件： 模板DNA 4种脱氧核苷酸 一对引物 热稳定DNA聚合酶(Taq 酶）温度控制 过程：
变性(90℃-95℃ ) 退火(55℃ -60℃ )
延伸(70℃ -75℃ )
利用PCR技术扩增目的基因
用化学方法直接人工合成
条件：
基因较小，核苷酸序列已知。
总结：获取目的基因⑴.基因组与cDNA的构建类型 c含子
基因多少 种间基因交流
可以
⑵.利用PCR技术扩增目的基因
选修1P58
PCR的全称： 聚合酶链式反应 PCR的原理： DNA复制 PCR技术扩增目的基因的前提条件： 要有一段已知的目的基因的核苷酸序列。
利用PCR技术扩增目的基因
PCR的条件： 模板 ——目的基因DNA
原料 ——四种脱氧核苷酸
引物 ——如单链DNA分子片段 酶 ——耐热的DNA聚合酶
控制温度 ——PCR仪自动调控
高二生物
先问问自己，这些都掌握了没有？
• 1、什么是基因工程？ • 2、世界上第一个转基因小鼠是用什么方法导入目 的基因的？ • 3、世界上第一例转基因烟草是用什么方法导入目 的基因的？ • 4、DNA重组技术需用哪些基本工具？ • 5、简述基因工程的基本操作程序。 • 6、什么是目的基因？ • 7、标记基因的作用是什么？ • 8、什么是PCR技术？ • 9、分子杂交技术在基因工程上有哪些应用？ • 10、什么是“工程菌”？它在基因工程中有何作用？