中图版选修三 11 基因工程和蛋白质工程(课件)
文档属性
| 名称 | 中图版选修三 11 基因工程和蛋白质工程(课件) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 中图版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2012-05-23 18:14:12 | ||
图片预览
文档简介
(共25张PPT)
1、基因工程又叫做 ________ 或__________。
基因工程
基因拼接技术
DNA重组技术
2、基本工具：
“分子手术刀”
“分子缝合针”
基因进入受体细胞的载体
3、基本操作步骤：
运载体
DNA连接酶
限制性内切酶
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（转化）
4、目的基因的检测与鉴定
基础回顾
1、了解基因工程的诞生过程
2、理解基因工程的原理和技术
3、理解基因工程在工农业、
医药卫生等的应用
学习目标
基 因 工 程
黏性末端
黏性末端
1、限制性核酸内切酶
一种限制性内切酶只能识别双链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（切割DNA分子）
来源：主要从原核细胞分离
作用：
作用结果：
EcoRI
重难点剖析
平未端（SmaI）及粘性未端（EcoRI）
1、种类：
2、作用部位：
E·coli DNA连接酶（黏性末端）
T4 DNA连接酶 （黏性末端和平末端）
磷酸二酯键
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。
DNA连接酶——“分子缝合针”
目的基因：主要是指___________________。
获取方法：
1、____________中获取目的基因
2、人工合成法：化学方法合成DNA片段（DNA合成仪）
3、 PCR反应合成DNA
基本操作步骤
从基因文库
编码蛋白质的结构基因
原理：DNA复制
过程：加热DNA解链 冷却引物结合到互补DNA链 互补链合成
条件 ：耐高温DNA聚合酶
1、基因表达载体由________、________
________、______四部分组成。
目的基因
启动子
标记基因
终止子
2、启动子作用：
3、标记基因的作用：
RNA聚合酶识别和结合的位点
鉴别受体细胞中是否含有目的基因 筛选出含目的基因的细胞
质粒
DNA分子
一个切口
两个黏性末端
两个切口
获得目的基因
DNA连接酶
重组DNA分子（重组质粒）
限制酶处理
同一种
过程:
导入植物 细胞：
导入动物 细胞：
导入微生物细胞：
受体细胞 导入方法
体细胞 受精卵
受精卵
显微注射法
Ca2＋处理法
农杆菌转化法
基因枪法
花粉管通道法
目的基因是否插入转基
因生物染色体的DNA：
目的基因是否表达：
目的基因是否转录：
方法:
DNA分子杂交
方法:
分 子 杂 交
方法:
抗原抗体杂交
鉴定——
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
检测—
DNA分子杂交示意图
采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。
1、抗虫转基因植物
方法：
从某些生物中分离出具有杀虫活性的
基因，将其导入农作物中，使其具有
抗虫性
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
（一）植物基因工程硕果累累
2、抗病转基因生物
目的基因包括：
病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、抗真菌转基因植物中的有几丁质酶基因和抗毒素合成基因
3、抗逆转基因作物
4、利用转基因改良植物的品质 方法：
基 因 工 程 的 应 用
用转基因动物生产药物---动物乳腺生物反应器
获取目的基因
（药用蛋白基因）
构建基因表达载体
（在药用蛋白基因前加乳腺蛋白基因的启动子）
显微注射导入哺乳动物受精卵中
形成早期胚胎
将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）
（二）动物基因工程前景广阔
用转基因动物作器官移植的供体
供体动物：
存在的难题：
解决方法：
猪
免疫排斥
将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，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。
（三）、基因工程药品异军突起 工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。 我国已生产的产品：
白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等
（四）基因诊断与基因治疗
基因诊断：用放射性同位素等标记的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。
我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞
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。
体外基因治疗
体内基因治疗
基因治疗的形式
蛋白质工程
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，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。
从预期的蛋白质功能出发
设计预期的蛋白质结构
推测应用的氨基酸序列
找到相应的脱氧核苷酸序列
板书：用干扰素例子，反推过程。 第4步后接着做什么？
基因工程 蛋白质工程
相同点 都要改造基因，都属于分子水平
产生新的 基因型，无新基因 基因（型）
产生的蛋白质 原有的 新的
联系 蛋白质工程以基因工程为基础，
是基因工程的应用和延伸
(2008理综山东卷)35.（8分）【生物—现代生物科技专题】
为扩大耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）
（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法。
（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用
技术，该技术的核心是 和 。
（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
a
植物组织培养
脱分化（去分化）
基因枪法（花粉管通道法）
再分化
耐盐基因（目的基因）
一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）
a
（2008上海高考生物巻）39、以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。
（1）获得目的基因的方法通常包括 和 。
（2）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是
和 。
（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或 ，后者的形状成 。
（4）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率 ，所以在转化后通常需要进行 操作。
（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和 序列上是相同的。
答案：（1）从基因文库中获取 化学合成（人工合成） （2）限制性核酸内切酶（限制酶） DNA连接酶（连接酶） （3）质粒 小型环状（双链环状、环状） （4）低 筛选 （5）氨基酸
（2007，山东理，8分）继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 中，原因是 。
（3）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的
细胞中特异表达。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的
转入 细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为 。
显微注射法
受精卵（或早期胚胎）
DNA分子杂交）（核酸探针）
受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达
去核的卵
膀胱上皮
细胞核
核移植（或克隆）
限制酶（限制性核酸内切酶）
导入酿酒酵母菌
DNA分子杂交技术
测定相同培养条件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精产量
抗原—抗体杂交或淀粉酶活性
该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基，水解淀粉后的区域，遇碘不再变蓝色，产生透明圈
DNA连接酶
①工具酶主要来自微生物；②最重要的目的基因供体库之一；③目的基因的载体之一；④作为受体细胞；⑤提供用于发酵的工程菌
1、基因工程又叫做 ________ 或__________。
基因工程
基因拼接技术
DNA重组技术
2、基本工具：
“分子手术刀”
“分子缝合针”
基因进入受体细胞的载体
3、基本操作步骤：
运载体
DNA连接酶
限制性内切酶
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（转化）
4、目的基因的检测与鉴定
基础回顾
1、了解基因工程的诞生过程
2、理解基因工程的原理和技术
3、理解基因工程在工农业、
医药卫生等的应用
学习目标
基 因 工 程
黏性末端
黏性末端
1、限制性核酸内切酶
一种限制性内切酶只能识别双链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（切割DNA分子）
来源：主要从原核细胞分离
作用：
作用结果：
EcoRI
重难点剖析
平未端（SmaI）及粘性未端（EcoRI）
1、种类：
2、作用部位：
E·coli DNA连接酶（黏性末端）
T4 DNA连接酶 （黏性末端和平末端）
磷酸二酯键
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。
DNA连接酶——“分子缝合针”
目的基因：主要是指___________________。
获取方法：
1、____________中获取目的基因
2、人工合成法：化学方法合成DNA片段（DNA合成仪）
3、 PCR反应合成DNA
基本操作步骤
从基因文库
编码蛋白质的结构基因
原理：DNA复制
过程：加热DNA解链 冷却引物结合到互补DNA链 互补链合成
条件 ：耐高温DNA聚合酶
1、基因表达载体由________、________
________、______四部分组成。
目的基因
启动子
标记基因
终止子
2、启动子作用：
3、标记基因的作用：
RNA聚合酶识别和结合的位点
鉴别受体细胞中是否含有目的基因 筛选出含目的基因的细胞
质粒
DNA分子
一个切口
两个黏性末端
两个切口
获得目的基因
DNA连接酶
重组DNA分子（重组质粒）
限制酶处理
同一种
过程:
导入植物 细胞：
导入动物 细胞：
导入微生物细胞：
受体细胞 导入方法
体细胞 受精卵
受精卵
显微注射法
Ca2＋处理法
农杆菌转化法
基因枪法
花粉管通道法
目的基因是否插入转基
因生物染色体的DNA：
目的基因是否表达：
目的基因是否转录：
方法:
DNA分子杂交
方法:
分 子 杂 交
方法:
抗原抗体杂交
鉴定——
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
检测—
DNA分子杂交示意图
采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。
1、抗虫转基因植物
方法：
从某些生物中分离出具有杀虫活性的
基因，将其导入农作物中，使其具有
抗虫性
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
（一）植物基因工程硕果累累
2、抗病转基因生物
目的基因包括：
病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、抗真菌转基因植物中的有几丁质酶基因和抗毒素合成基因
3、抗逆转基因作物
4、利用转基因改良植物的品质 方法：
基 因 工 程 的 应 用
用转基因动物生产药物---动物乳腺生物反应器
获取目的基因
（药用蛋白基因）
构建基因表达载体
（在药用蛋白基因前加乳腺蛋白基因的启动子）
显微注射导入哺乳动物受精卵中
形成早期胚胎
将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）
（二）动物基因工程前景广阔
用转基因动物作器官移植的供体
供体动物：
存在的难题：
解决方法：
猪
免疫排斥
将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，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。
（三）、基因工程药品异军突起 工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。 我国已生产的产品：
白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等
（四）基因诊断与基因治疗
基因诊断：用放射性同位素等标记的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。
我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞
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。
体外基因治疗
体内基因治疗
基因治疗的形式
蛋白质工程
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，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。
从预期的蛋白质功能出发
设计预期的蛋白质结构
推测应用的氨基酸序列
找到相应的脱氧核苷酸序列
板书：用干扰素例子，反推过程。 第4步后接着做什么？
基因工程 蛋白质工程
相同点 都要改造基因，都属于分子水平
产生新的 基因型，无新基因 基因（型）
产生的蛋白质 原有的 新的
联系 蛋白质工程以基因工程为基础，
是基因工程的应用和延伸
(2008理综山东卷)35.（8分）【生物—现代生物科技专题】
为扩大耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）
（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法。
（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用
技术，该技术的核心是 和 。
（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
a
植物组织培养
脱分化（去分化）
基因枪法（花粉管通道法）
再分化
耐盐基因（目的基因）
一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）
a
（2008上海高考生物巻）39、以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。
（1）获得目的基因的方法通常包括 和 。
（2）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是
和 。
（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或 ，后者的形状成 。
（4）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率 ，所以在转化后通常需要进行 操作。
（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和 序列上是相同的。
答案：（1）从基因文库中获取 化学合成（人工合成） （2）限制性核酸内切酶（限制酶） DNA连接酶（连接酶） （3）质粒 小型环状（双链环状、环状） （4）低 筛选 （5）氨基酸
（2007，山东理，8分）继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 中，原因是 。
（3）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的
细胞中特异表达。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的
转入 细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为 。
显微注射法
受精卵（或早期胚胎）
DNA分子杂交）（核酸探针）
受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达
去核的卵
膀胱上皮
细胞核
核移植（或克隆）
限制酶（限制性核酸内切酶）
导入酿酒酵母菌
DNA分子杂交技术
测定相同培养条件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精产量
抗原—抗体杂交或淀粉酶活性
该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基，水解淀粉后的区域，遇碘不再变蓝色，产生透明圈
DNA连接酶
①工具酶主要来自微生物；②最重要的目的基因供体库之一；③目的基因的载体之一；④作为受体细胞；⑤提供用于发酵的工程菌