高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題18 基因工程課件.ppt
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考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,專題18 基因工程,高考考法突破,考法1 基因工程的概念與操作工具分析,應(yīng)試基礎(chǔ)必備,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,考法2 基因工程的基本操作程序,應(yīng)試基礎(chǔ)必備,1基因工程的概念理解 (1)操作環(huán)境:體外關(guān)鍵步驟“表達(dá)載體的構(gòu)建”的環(huán)境。 (2)優(yōu)點(diǎn):與雜交育種相比,能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙;與誘變育種相比,能定向改造生物性狀。 (3)操作水平:分子水平。 (4)原理:基因重組。 (5)本質(zhì):甲(供體提供目的基因)導(dǎo)入乙(受體表達(dá)目的基因),即基因未變、合成蛋白質(zhì)未變,只是合成場(chǎng)所的轉(zhuǎn)移。,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,2基因工程的基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀” 來源及化學(xué)本質(zhì):主要是從原核生物中分離純化出來的蛋白質(zhì)。 作用:催化作用,可重復(fù)利用;可用于DNA的切割(獲取目的基因)和載體的切割。 作用特點(diǎn):特異性,即限制酶可識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列,切割特定位點(diǎn)。 切割方式:包括錯(cuò)位切和平切,錯(cuò)位切產(chǎn)生兩個(gè)相同的黏性末端;平切形成平末端。,應(yīng)試基礎(chǔ)必備,(2)DNA連接酶“分子縫合針” 功能:將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸間的磷酸二酯鍵。 種類:Ecoli DNA連接酶和T4DNA連接酶。 (3)基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車” 作用:攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞,并在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。 必須具備的條件: a能在受體細(xì)胞中穩(wěn)定保存并復(fù)制。載體可在細(xì)胞中自我復(fù)制或整合到染色體DNA上,隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。 b具有一個(gè)至多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn),以便與外源基因連接。 c具有特殊的標(biāo)記基因,供重組DNA的檢測(cè)與鑒定。 種類:最常用的載體是質(zhì)粒,其他載體有噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。 3基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的獲取 獲取目的基因的途徑主要有以下三種: 從自然界中已有的物種中分離出來,如從基因組文庫(kù)或cDNA文庫(kù)中獲取。 通過PCR技術(shù)擴(kuò)增獲取 a原理:DNA復(fù)制。 b前提條件:要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便合成引物。 c其他條件:一對(duì)引物、四種游離的脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定的DNA聚合酶、能量等。,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,應(yīng)試基礎(chǔ)必備,人工合成:常用的方法有化學(xué)合成法和反轉(zhuǎn)錄法。,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建 構(gòu)建基因表達(dá)載體是基因工程中最核心、最關(guān)鍵的一步,在體外進(jìn)行。其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代,同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。 基因表達(dá)載體的組成:?jiǎn)?dòng)子、目的基因、終止子以及標(biāo)記基因等, 如圖所示。,a啟動(dòng)子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位,能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。 b終止子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的尾端。 c標(biāo)記基因:篩選、鑒別受體細(xì)胞是否含有目的基因。,應(yīng)試基礎(chǔ)必備,基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 轉(zhuǎn)化的概念:目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi),并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。,應(yīng)試基礎(chǔ)必備,常用的轉(zhuǎn)化方法和過程,返回考點(diǎn)目錄,轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì):目的基因整合到受體細(xì)胞基因組中,從而使受體生物獲得新的遺傳特性。 (4)目的基因的檢測(cè)和表達(dá),考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,高考考法突破,角度1 基因工程的概念分析,考法1 基因工程的概念與操作工具分析,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,角度2 幾組概念的辨析 1Ecoli DNA連接酶與T4DNA連接酶的比較,高考考法突破,2DNA連接酶與DNA聚合酶的比較,3限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶等相關(guān)酶的分析比較,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,高考考法突破,4.工具酶和載體的區(qū)別 工具酶本質(zhì)為蛋白質(zhì),載體本質(zhì)為小型DNA分子,但不一定是環(huán)狀。 5基因工程中的載體與細(xì)胞膜上載體的區(qū)別 基因工程中的載體是人為地將基因運(yùn)載到細(xì)胞中的工具,其本質(zhì)是DNA;細(xì)胞膜上的載體是細(xì)胞自身控制物質(zhì)出入細(xì)胞的工具,本質(zhì)是蛋白質(zhì)。,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,角度3 關(guān)于限制酶的分析 (1)切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶的原因:目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。也可用不同的限制酶切割,但必須能產(chǎn)生相同的黏性末端。 (2)作為載體必須具有多個(gè)限制酶切點(diǎn),而且每種酶的切點(diǎn)最好只有一個(gè)的原因:因?yàn)槟撤N限制酶只能識(shí)別單一切點(diǎn),若載體上有一個(gè)以上的酶切點(diǎn),則切割重組后可能丟失某些片段,若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū),則進(jìn)入受體細(xì)胞后便不能自主復(fù)制。一個(gè)載體若只有某種限制酶的一個(gè)切點(diǎn),則酶切后既能把環(huán)打開接納外源DNA片段,又不會(huì)丟失自己的片段。 (3)獲取一個(gè)目的基因需限制酶剪切目的基因的兩端,共產(chǎn)生4個(gè)黏性末端或平末端。 (4)限制酶的選擇依據(jù),高考考法突破,根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點(diǎn)確定限制酶的種類 a應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇Pst。 b不能選擇切點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶,如圖甲不能選擇Sma。 c為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,如圖甲也可選擇用Pst和EcoR兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點(diǎn))。 根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類 a所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致,以確保具有相同的黏性末端。 b質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等,所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu),如圖乙中限制酶Sma會(huì)破壞標(biāo)記基因。 (5)不同限制酶切出的黏性末端未必不同,如 和 識(shí)別的序列不同,但經(jīng)限制酶處理后形成的黏性末端相同。,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,高考考法突破,角度1 獲取目的基因的方法 1已知DNA序列的目的基因的獲取方法 可以用分離法和PCR擴(kuò)增法。 2已知某種蛋白質(zhì)時(shí)目的基因的獲取方法 可以用化學(xué)合成法或反轉(zhuǎn)錄法,二者都屬于人工合成。 3基因組文庫(kù)和cDNA文庫(kù)的比較,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,考法2 基因工程的基本操作程序,角度2 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 (1)載體與基因表達(dá)載體的區(qū)別:與載體相比較,基因表達(dá)載體增加了啟動(dòng)子、目的基因和終止子三個(gè)基因片段,其功能各不相同。 (2)構(gòu)建基因表達(dá)載體應(yīng)用限制酶對(duì)目的基因和載體同時(shí)進(jìn)行切割。 (3)常見的標(biāo)記基因:抗生素抗性基因、產(chǎn)生特定顏色的表達(dá)產(chǎn)物基因、發(fā)光基因等。 (4)易混概念辨析:?jiǎn)?dòng)子(DNA片段)起始密碼子(RNA);終止子(DNA片段)終止密碼子(RNA)。 角度3 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 1常用的受體細(xì)胞的種類 植物:常用體細(xì)胞或受精卵。 動(dòng)物:常用受精卵,一般不用體細(xì)胞。 微生物:常用大腸桿菌、酵母菌等,一般以大腸桿菌作為受體細(xì)胞時(shí),為了使大腸桿菌處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)要用CaCl2處理。若要合成如糖蛋白、有生物活性的胰島素時(shí)則必須用真核生物酵母菌,主要原因是需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌。 2微生物作受體細(xì)胞的原因 主要是個(gè)體微小,代謝旺盛,繁殖速度快,獲得目的基因產(chǎn)物多。 3目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法:可用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法,其中農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是最常用的方法。 將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞最常用、最有效的方法是顯微注射法。 4唯一不涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)的操作步驟 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。,高考考法突破,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,角度4 目的基因的檢測(cè)和鑒定,高考考法突破,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,本考點(diǎn)結(jié)束,考點(diǎn)55 基因工程的工具及操作程序,高考考法突破,考法3 基因工程的應(yīng)用,考法4 基因工程的綜合考查,應(yīng)試基礎(chǔ)必備,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,應(yīng)試基礎(chǔ)必備,1基因工程的應(yīng)用 (1)轉(zhuǎn)基因生物 概念:是指利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因培育出的能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。 優(yōu)點(diǎn):運(yùn)用基因工程改良動(dòng)植物品種最突出的優(yōu)點(diǎn)是能打破常規(guī)育種難以突破的物種之間的界限。 (2)基因工程的應(yīng)用 植物基因工程:培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物;利用基因工程改良植物的品質(zhì)。 動(dòng)物基因工程:用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量;用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì);用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物;用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體等。 基因診斷:又稱為DNA診斷,是采用基因檢測(cè)的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?;驍y帶病原體。 基因治療:指利用正?;蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法。實(shí)例:腺苷酸脫氨酶基因缺陷癥的基因治療。,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,應(yīng)試基礎(chǔ)必備,返回考點(diǎn)目錄,2蛋白質(zhì)工程 (1)蛋白質(zhì)工程的目標(biāo):根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求,對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 (2)蛋白質(zhì)工程的基本途徑:預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。 (3)蛋白質(zhì)工程的原理:以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。 (4)蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展:科學(xué)家通過對(duì)胰島素的改造,已使其成為速效型藥品。 (5)蛋白質(zhì)工程的前景:由于蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的、十分復(fù)雜的高級(jí)結(jié)構(gòu),因而目前成功的例子還不多,但隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展,蛋白質(zhì)工程將會(huì)給人類帶來更多的福音。,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,高考考法突破,角度1 基因工程的應(yīng)用總結(jié),考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,考法3 基因工程的應(yīng)用,高考考法突破,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,高考考法突破,角度2 基因檢測(cè)和基因治療,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,角度3 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較,(1)采用蛋白質(zhì)工程改造酶的基本途徑:設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列,找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。 (2)檢測(cè)基因工程中是否合成了某種蛋白質(zhì)的方法:抗原抗體雜交法。,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,高考考法突破,1轉(zhuǎn)基因生物和野生生物的關(guān)系:轉(zhuǎn)基因生物對(duì)于野生生物來說,相當(dāng)于發(fā)生了基因突變,不存在生殖隔離,能雜交產(chǎn)生可育后代,屬于同一個(gè)物種。 2受體細(xì)胞不能在含抗生素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的原因:重組質(zhì)粒上含有抗生素抗性基因,如果重組質(zhì)粒沒有導(dǎo)入受體細(xì)胞,則受體細(xì)胞不能在含相應(yīng)抗生素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,考法4 基因工程的綜合考查,本考點(diǎn)結(jié)束,考點(diǎn)56 基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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