17 基因工程-【一轮复习必备】备考2022年高考生物考点精讲课件

基因工程 基因工程简介 一、教材分析 基因工程的基本内容 在实践中的应用 基因工程 （一）基因操作的工具 （二）基因操作的基因步骤 基因的剪刀 基因的针线 基因的运输工具 提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与表达 基因工程与医药卫生 基因工程与农牧业、食品工业 基因工程与环境保护 基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。这种技术是在生物 体外，通过对DNA分子进行人工“剪切” 和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。(分子水平） 苏云金芽孢杆菌——抗虫基因——普通棉花细胞——含抗虫基因棉花——抗虫棉 提取 与运载体拼接并导入 （一）基因操作的工具 1.基因的剪刀──限制性内切酶（限制酶） 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列(特异性），并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有200（数量）多种。 如 大肠杆菌中的一种限制酶，识别GAATTC序列，并切割G-A序列 结果：产生黏性末端 ２、基因的针线──DNA连接酶 连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。 连接部位：磷酸二酯键 3、基因的运输工具——运载体 作用：将外源基因导入受体细胞 种类：质粒（最常用的运载体，是染色体外能够自我复制的很 小的环状DNA。） 噬菌体 动植物病毒 ①能够在宿主细胞中复制并稳定的保存。 ②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 ③具有标记基因便于筛选。 （二）基因工程的基本步骤 第一步：提取目的基因 1、直接分离法：鸟枪法（散弹射击法） 2、人工合成法 逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。 化学合成：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。 　用限制酶切断成许多片段 　　将供体生物的DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成功了。 优点:是操作简便，缺点:是带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。 第二步：目的基因与运载体结合 　　用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。 第三步：将目的基因导入受体细胞 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，通过运载体把目的基因带入某生物体内，并使目的基因在受体细胞内能准确地转录和翻译。 导入 扩增（增殖） 为使重组的DNA分子更容易进入受体细胞，通常要用CaCl2对受体细菌进行处理，使受体细菌具有更大的通透性。 第四步：目的基因的检测与表达 　　大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。 无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物 1、检测；判断目的基因是否导入受体细胞 2、表达：有没有产生特定的性状 三、基因工程的成果和前景 １、基因工程与医药卫生 ⑴ 基因工程药品的生产 　　许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。；利用转基因技术得到产品。如：胰岛素，乙肝疫苗 ⑵ 基因诊断与基因治疗 ◆运用基因工程设计制造的“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。 ◆通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。 ２、基因工程与农牧业、食品工业 农业：获得高产稳产高品质的农作物、抗逆行新品种。 畜牧业：高产仔率，高产奶量的品种。如：超级小鼠 食品业：将鸡蛋白基因移入酵母菌来生产卵清蛋白 3、基因工程与环境保护 （1）环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。 1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来 利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。 （2）环境污染治理： 　　假单孢杆菌能分解石油的成分，把分解三种烃类的基因转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出同时能分解四种烃类的超级细菌。提高分解石油的效率。 拓展：原核细胞的基因结构 非编码区 非编码区 编码区 编码