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(共40张PPT)
第3章　基因工程
考点一　基因工程的概念及基本操作工具
考点二　基因工程的基本操作程序
考点三　基因工程的应用
考点四 蛋白质工程
项　目 具体内容
操作对象 基因
原　理 _________
操作环境
操作水平 _________
结　果 获得_____________的新的生物类型和生物产品
优　点 克服_______________的障碍;_________生物性状
基因重组
分子水平
符合人们需要
远缘杂交不亲和
定向改造
一、基因工程的概念
生物体外
1.限制性内切核酸酶
——“分子手术刀”
2.DNA连接酶
——“分子缝合针”
3.基因进入受体细胞的载体
——“分子运输车”
1.DNA重组技术的基本工具
限制性核酸内切酶
a.识别序列：
b.切割位点：
c.切割的化学键:
d.切割产物：
限制酶所识别的序列有什么特点 　
黏性末端　　　　
黏性末端
EcoRI限制酶的切割
只能识别GAATTC序列,并在G和A之间切开。
平末端　　　平末端
SmaI限制酶的切割
只能识别CCCGGG序列,并在C和G之间切开
1.被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
具有
不一定，但一般具有不同的黏性末端
2.被不同的限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
限制酶A识别：
-ATGATCAT-
-TACTAGTA- ，切割位点是T与G之间；
限制酶B识别：
-CAGATCTG-
-GTCTAGAC- ，切割位点是A与G之间
那么，它们产生的粘性末端就相同，
都是: GATC —
举例:
课后练习
课本，P75，拓展-2
（2）DNA连接酶
作用：将两个DNA片段连接起来。
常用类型
来源 _________
功能 只缝合________ 缝合________________
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的__________ 大肠杆菌
黏性末端
黏性末端和平末端
磷酸二酯键
E·coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
T4噬菌体
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 作用实质 化学本质 不 同 点 模板
作用对象
作用结果
用途
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
不需要
需要DNA的一条链作模板
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
知识延伸
断 裂 连 接
氢键 DNA复制： 转录： PCR技术： 获取目的基因：
磷酸二酯键 基因工程中切开 DNA片段： 水解DNA： DNA复制时连接单体：
RNA复制时连接单体：
基因工程中连接DNA片段
逆转录时连接单体：
解旋酶
RNA聚合酶
高温
自动断裂
限制酶
自动连接，不需要酶
DNA水解酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
DNA连接酶
逆转录酶
DNA连接酶
　　　项目 种类　　　 作用底物 作用部位 作用结果
限制酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
DNA(水解)酶
DNA解旋酶
DNA分子
DNA分子
片段
脱氧核苷酸
DNA分子
DNA分子
磷酸二酯键
磷酸二酯键
磷酸二酯键
磷酸二酯键
碱基对间
的氢键
形成黏性末
端或平末端
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
形成单个脱氧
核苷酸
形成单链
DNA分子
（3）载体
种类：
1.质粒
2.噬菌体
3.动物或植物病毒
1.有标记基因；
2.有复制原点;
3.有启动子（和终止子）；
4.有一个或多个限制酶酶切位点；
（3）载体
标记基因通常有:
①抗生素的抗性基因，如: 抗氨苄青霉素基因(ampr)、抗四环素基因(tetr)
②荧光蛋白基因，如: 绿色荧光蛋白基因(GFP)、红色荧光蛋白基因(RFP)
终止子: 位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，使转录终止。
标记基因：供重组DNA的筛选
启动子: 位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质。
复制原点:
DNA复制的起始位点。
启动子和起始密码子、终止子和终止密码子的区别
项目 启动子 终止子 起始密码子 终止密码子
化学 成分
位置
作用
DNA片段
DNA片段
mRNA上三个相邻碱基
mRNA上三个相邻碱基
目的基因首端
目的基因尾端
mRNA首端
mRNA尾端
RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出RNA
决定转录
的结束
翻译的
起始信号
决定翻译过程的结束
1.人的胰岛素基因能通过拼接并在受体细胞大肠杆菌中表达出相同蛋白质--胰岛素的理论基础是？
①大肠杆菌和人的遗传物质都是 。
②双链DNA分子具有相同的 结构
③所有生物共用一整套 。
④遗传信息的传递都遵循 。
DNA
双螺旋
遗传密码
中心法则
2.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
深入探究
模型讲解1：限制酶的选择
1.酶切位点要保证目的基因是完整的
模型讲解1：限制酶的选择
2.酶切位点要要位于启动子和终止子之间（启动子下游）
模型讲解1：限制酶的选择
3.载体上，一个酶只能有一个切点
模型讲解1：限制酶的选择
4.要位于标记基因中
模型讲解1：限制酶的选择
分析题图可知，不宜选择SmaⅠ这种限制酶切割含目的基因的DNA分子，理由是____________________。
典例讲解-1
变式训练-1
变式训练-2
变式训练-3
变式训练-4
变式训练-5
变式训练-5
针对训练-6
针对训练-6
知识总结
1.原理
①DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异
②DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。
探究实践 DNA的粗提取与鉴定
③DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，2mol/L浓度可使DNA溶解；
鉴别原理：沸水浴条件下，DNA遇二苯胺被染成蓝色
2.材料
3.过程
20．人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点，该位点结合BCL11A蛋白后，γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列，解除对γ基因表的抑制，可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段，将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测，以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。
（1）为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，需在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知，在F1～F7末端添加的序列所对应的限制酶是 　 　，在R末端添加的序列所对应的限制酶是 　 　。本实验中，从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要 　 　种酶。
考点：
限制酶的选择和启动子功能
启动子的方向
研究启动子的方法
限制酶的选择
2021年山东
（2）将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞，成功转化后，含F1～F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋白，受体细胞有荧光，含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光。含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是 　
（3）向培养液中添加适量的雌激素，含F1～F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光，而含F5～F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光。若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列，据此结果可推测，BCL11A蛋白结合位点位于 　 　，理由是 　
　。
启动子的调控
19．水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将
能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因（Wx基因）
启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。
（1）将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是　
　，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为　 　。
（2）根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了　 ，从而
改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀
粉合成酶的氨基酸序列　 　（填：“发生”或“不发生”）改变，原因是　 。
（3）为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生
的mRNA （Wx mRNA）的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经　 　过
程获得总cDNA．通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA，原因
是　 　。
（4）各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯
性最强的品系为　 　，
原因是　 　。
考点：
PCR和启动子功能
基础知识提问
1.基因工程的概念？又名？原理？操作水平？优点？
2.重组DNA技术的基本工具？工具酶？
3.限制酶的来源？本质？ 作用？作用的化学键？结果？
4.DNA连接酶的本质？作用？作用的化学键？种类？
各种类的不同（来源，作用）？
5.一个基因从DNA分子上切下来，需要切 处，产生 个黏性末端，
断 个磷酸二酯键，需要 个水。
6.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较：相同点？不同点（模板，作用过程）？
7.载体的本质？种类？作为载体需要的条件？
8.什么是质粒？
9.DNA粗提取的原理？鉴定的原理？方法步骤

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