高考生物一輪復習核心要點突破系列課件：專題1《基因工程的基本操作程序》（人教生物選修3）

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歡迎進入生物課堂 1 2基因工程的基本操作程序 課標領航1 闡述基因工程的原理 2 掌握并理解基因工程的基本操作程序 3 嘗試設計某一轉基因生物的研制過程 重點 基因工程的原理及基本操作程序 難點 基因文庫 PCK擴增過程 目的基因的檢測 看到這幅圖 聯(lián)系基因工程 你有何感想 讓植物和動物合為一體可能不好實現(xiàn) 但我們能不能通過基因工程技術 讓這一愿望實現(xiàn)呢 實際上 基因工程技術已經實現(xiàn)了人們的許多看似異想天開的愿望或構想 情景導航 核心要點突破 基礎自主梳理 知能過關演練 1 2基因工程的基本操作程序 基礎自主梳理 一 基因工程的基本操作程序1 目的基因的獲取 2 的構建 3 將目的基因導入 4 目的基因的檢測與鑒定 基因表達載體 受體細胞 二 目的基因的獲取1 目的基因 主要是指編碼 的結構基因 2 獲取方法 1 從基因文庫中獲取 基因文庫 將含有某種生物不同基因的許多 片段 導入受體菌的群體中儲存 各個受體菌分別含有這種生物的不同基因 蛋白質 DNA 所有 思考感悟1 怎樣從基因文庫中得到我們需要的目的基因 提示 可以根據(jù)目的基因的有關信息 例如 根據(jù)基因的核苷酸序列 基因的功能 基因在染色體上的位置 基因的轉錄產物mRNA 以及基因的翻譯產物蛋白質等特性來獲取目的基因 2 利用PCR技術擴增目的基因 復制特定DNA片段 雙鏈復制 引物 單鏈 DNA聚合酶 3 人工合成法 如果基因較小 核苷酸序列又已知 可以通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成 目的基因 目的基因 首端 RNA聚合酶 終止子 2 功能 1 使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在 并且可以遺傳給下一代 2 使目的基因 表達和發(fā)揮作用 能夠 思考感悟2 如何把導入了目的基因的受體細胞篩選出來 提示 以四環(huán)素抗性基因為例 程序如下 四 將目的基因導入受體細胞1 轉化 進入受體細胞內 并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和 的過程 2 導入植物細胞 1 方法 基因槍法 花粉管通道法 2 農桿菌特點 易感染雙子葉植物和祼子植物 Ti質粒上的 可轉移至受體細胞 并且整合到受體細胞染色體DNA上 目的基因 表達 農桿菌轉化法 T DNA 3 導入動物細胞 1 方法 注射技術 2 常用受體細胞 受精卵 4 導入微生物細胞 1 原核生物特點 繁殖快 多為 遺傳物質相對較少等 2 對受體細胞的常用處理方法 用 處理細胞 使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài) 這種細胞稱為感受態(tài)細胞 顯微 單細胞 Ca2 思考感悟3 從細胞器的功能上分析 若通過基因工程生產人的糖蛋白 可以用大腸桿菌嗎 提示 不可以 糖蛋白上的糖鏈是在內質網(wǎng)和高爾基體上加工完成的 而內質網(wǎng)和高爾基體存在于真核細胞中 大腸桿菌是原核生物 細胞中不含有這兩種細胞器 五 目的基因的檢測與鑒定1 檢測及方法 1 檢測轉基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因 采用DNA分子雜交技術 2 檢測目的基因是否 采用分子雜交技術 3 檢測目的基因是否 采用抗原 抗體雜交 2 鑒定 除了 外 還需要進行個體生物學水平的鑒定 如抗蟲 抗病鑒定等 轉錄出mRNA 翻譯成蛋白質 分子檢測 核心要點突破 1 兩種基因文庫的主要區(qū)別如下表 特別提醒 細胞中成熟的mRNA是需要在轉錄后將非編碼區(qū)轉錄出的序列切除的 只留下編碼區(qū)序列 因而從這樣的mRNA反轉錄來的cDNA不會有啟動子序列 對于真核生物在轉錄后的加工過程中還要將內含子部分轉錄出的序列也切除掉 所以真核生物的cDNA中也不會有內含子序列 cDNA是反轉錄獲得的雙鏈DNA 生物之間進行基因交流 只有使用受體生物自身基因的啟動子比較有利于基因的表達 通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動子 只將編碼序列導入受體生物中無法轉錄 2 DNA復制 PCR技術和基因克隆的比較 3 提取目的基因方法的比較 1970年 特明和巴爾的摩證實了RNA病毒能依賴RNA合成DNA的過程 并發(fā)現(xiàn)了催化此過程的酶 下面為形成cDNA的過程和PCR擴增過程示意圖 請根據(jù)圖解回答下列問題 1 催化 過程的酶是 核酸酶H的作用是 2 過程也稱為DNA的變性 此過程在溫度高達90 95 時才能完成 說明DNA分子具有 性 3 由圖中信息分析可知 催化 過程的酶都是 兩者在作用特性上的區(qū)別是 4 如果RNA單鏈中有堿基100個 其中A占25 U占15 則通過該過程合成的一個雙鏈DNA片段中有胞嘧啶 個 嘗試解答 1 反轉錄酶 或逆轉錄酶 分解RNA 2 穩(wěn)定 3 DNA聚合酶催化 過程的酶耐高溫 4 60 解析 根據(jù)圖示可以看出 該過程是RNA在逆轉錄酶的催化作用下形成cDNA 負鏈DNA 構成RNA DNA中間體 中間體中的RNA再經過RNA酶H水解 而以剩下的負鏈DNA復制成雙鏈DNA的過程 過程是由RNA合成DNA的過程 需要逆轉錄酶進行催化 過程是以單鏈DNA復制獲得雙鏈DNA的過程需要DNA聚合酶催化 屬于雙鏈DNA復制的過程 需要DNA聚合酶催化 過程在70 75 環(huán)境下進行 所需要的酶應該能夠耐高溫 互動探究 1 上述過程中需要限制酶和DNA連接酶嗎 2 由mRNA逆轉錄形成的DNA具有啟動子嗎 提示 1 不需要 2 無 探規(guī)尋律 1 PCR技術不需要解旋酶 但需利用90 95 高溫使DNA分子解旋 2 PCR技術的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列 以便根據(jù)這一序列合成引物 3 PCR技術是對已知目的基因的擴增 從基因庫中獲取目的基因 是先找出含有目的基因的細胞 再通過一定的技術手段獲取目的基因 1 基因表達載體的構建 特別提醒 用限制酶切割載體和含目的基因的DNA分子時 可以使用不同的限制性核酸內切酶 但是必須切出相同黏性末端 不同基因可以拼接的原因 不同生物的基因具有相同的結構和化學組成 都是雙螺旋結構 都由四種脫氧核糖核苷酸組成 都遵循相同的堿基互補配對原則 A T G C 2 目的基因的導入 1 不同受體細胞的常用導入方法 2 目的基因導入受體細胞 不同生物的受體細胞不同 植物一般為體細胞 動物一般為受精卵 微生物一般為大腸桿菌 上圖中發(fā)生 與發(fā)生 相比 會使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達 原因是在進行細胞分裂時 細胞核上的DNA經復制后平均分配到兩個子細胞中 保證了親子代遺傳性狀的穩(wěn)定性 而 細胞分裂時 細胞質是不均分的 子細胞不一定含有目的基因 2011年高考海南卷 回答有關基因工程的問題 1 構建基因工程表達載體時 用不同類型的限制酶切割DNA后 可能產生黏性末端 也可能產生 末端 若要在限制酶切割目的基因和質粒后使其直接進行連接 則應選擇能使二者產生 相同 不同 黏性末端的限制酶 2 利用大腸桿菌生產人胰島素時 構建的表達載體含有人胰島素基因及其啟動子等 其中啟動子的作用是 在表達載體轉化大腸桿菌時 常用 處理大腸桿菌 以利于表達載體進入 為了檢測胰島素基因是否轉錄出了mRNA 可用標記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交 該雜交技術稱為 為了檢測胰島素基因轉錄的mRNA是否翻譯成 常用抗原 抗體雜交技術 3 如果要將某目的基因通過農桿菌轉化法導入植物細胞 先要將目的基因插入農桿菌Ti質粒的 中 然后用該農桿菌感染植物細胞 通過DNA重組將目的基因插入植物細胞的 上 嘗試解答 1 平相同 2 RNA聚合酶識別和結合的位點 有了它才能驅動基因轉錄出mRNA 最終獲得所需要的蛋白質Ca2 DNA分子雜交技術人胰島素 3 T DNA染色體的DNA 解析 1 限制酶能識別特定的DNA序列 并在特定位點上切割DNA 形成黏性末端或平末端 要使目的基因和質粒直接進行連接 應使用同一種限制酶進行切割 使二者產生相同的黏性末端 2 啟動子為DNA序列 其具有RNA聚合酶結合位點 能啟動轉錄 合成RNA 將基因表達載體導入大腸桿菌時 常用Ca2 處理 檢測目的基因時 常用 分子雜交技術檢測目的基因或相應的mRNA 或采用抗原 抗體雜交技術鑒定相應的蛋白質 3 用農桿菌轉化法將目的基因導入植物細胞時 首先將目的基因導入農桿菌Ti質粒的T DNA中 再利用農桿菌侵染植物細胞 通過DNA重組將目的基因插入植物細胞的染色體的DNA上 誤區(qū)警示 1 切割質粒和目的基因的限制酶必需是同一種酶 以獲得互補的末端 利于重組質粒的構建 2 目的基因的首端和尾端需加上啟動子和終止子 組成 目的基因 啟動子 終止子 標記基因 3 由于受體細胞有植物 動物 微生物之分 以及目的基因導入受體細胞的方法不同 因此 基因表達載體的構建也會有所差別 不可能是千篇一律的 跟蹤訓練 2011年江蘇無錫高二檢測 如圖為基因表達載體的模式圖 下列有關基因工程中載體的說法錯誤的是 A 基因工程的核心步驟是基因表達載體構建B 任何基因表達載體的構建都是一樣的 沒有差別C 圖中啟動子位于基因的首端 是RNA聚合酶識別和結合的部位D 抗生素抗性基因的作用是作為標記基因 用于鑒別受體細胞中是否導入了目的基因答案 B 知能過關演練 本部分內容講解結束 點此進入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全