第3章 基因工程（考点串讲课件）-2022-2023学年高二生物单元复习过过过（人教版2019选择性必修3）

第3章　基因工程 基础梳理 重点难点 考点一 重组DNA技术的基本工具 知识梳理 一. 基因工程 基因工程 提供目的基因 供体 受体 表达目的基因 操作环境 体外 操作水平 分子水平 原理 基因重组 本质 基因在受体 体内的表达 优点 克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状 二、重组DNA技术的基本工具 知识梳理 工具 工具酶 分子运输车： 质 粒 λ噬菌体的衍生物 动植物病毒 “手术刀” “缝合针” 限制性内切核酸酶 （简称：限制酶） DNA连接酶 载体 二、重组DNA技术的基本工具—限制性内切核酸酶 知识梳理 限制酶 来源 种类 特点 （专一性） 作用 结果 主要从原核生物中分离纯化而来 分离的限制酶有数千种 识别双链DNA分子的特定的核苷酸序列，并切开每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 断开两个核苷酸之间的磷酸二酯键 产生黏性末端和平末端 如下图所示, 限制酶识别的碱基序列是<m>,切割位点在m></m> 和 <m></m>之间； 限制酶识别的碱基序列是</m> m>,切割位点在</m> 和 <m></m>之间；说明限制酶具有专一性 二、重组DNA技术的基本工具—限制性内切核酸酶 知识梳理 二、重组DNA技术的基本工具—限制性内切核酸酶 重点难点 1.获取目的基因和切割载体时, 通常使用同种限制酶,目的是为了产生相同的黏性末端，便于连接。但是使用该法缺点是容易发生目的基因、质粒的自身环化以及目的基因与质粒反向连接，为了避免上述情况发生，可采取的措施是分别使用两种限制酶去切割目的基因和运载体 2.获取一个目的基因需限制酶切割两次,共产生4个游离的磷酸基团 二、重组DNA技术的基本工具—DNA连接酶 分子缝合针 DNA 连 接 酶 作用 将将限制酶切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子,在两个核苷酸之间形成新的磷酸二酯键 类型 E.coli DNA 连接酶 T4 DNA 连接酶 功能 来源 功能 来源 大肠杆菌 只“缝合”黏性末端 T4噬菌体 “缝合”黏性末端和平末端 结果：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,形成重组DNA分子 知识梳理 （1）限制酶与DNA连接酶的关系(如下图)： （2）DNA连接酶与DNA聚合酶的关系(如下图)： 相同点——作用位点都在磷酸二酯键 不同点—— DNA聚合酶 DNA连接酶 DNA连接酶 DNA聚合酶：单个核苷酸与DNA片段 DNA连接酶：DNA片段与DNA片段 知识梳理 二、重组DNA技术的基本工具—DNA连接酶 知识梳理 二、重组DNA技术的基本工具—载体 载体 种类 质粒（常用载体）：环状双链DNA分子、噬菌体、动植物病毒等 特点 ①有一个至多个限制酶切割位点 ②在宿主细胞中能保存下来并大量复制 ③常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子筛选 ④对受体细胞无害 作用 携带外源DNA片段进入受体细胞 限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较 名称 作用部位 作用底物 形成产物 限制酶 磷酸二酯键 DNA分子 带黏性末端或平末端的DNA片段 DNA连接酶 磷酸二酯键 DNA片段 重组DNA分子 DNA聚合酶 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 子代DNA分子 DNA（水解）酶 磷酸二酯键 DNA分子 游离的脱氧核苷酸 解旋酶 碱基对间的氢键 DNA分子 脱氧核苷酸单链区 RNA聚合酶 磷酸二酯键 核糖核苷酸 单链RNA分子 知识总结 载体的必备条件与其对应的目的分析 知识总结 条件 目的 稳定并能复制或插入 使目的基因在受体细胞中稳定存在,且数量可扩大 有一个至多个限制酶切割位点 供外源DNA片段（基因）插入其中 具有特殊的标记基因 便于重组 DNA的鉴定和选择 基础梳理 重点难点 考点二 基因工程的基本操作程序 知识梳理 目的基因的筛选与获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 一、基因工程的基本操作程序 二、目的基因的筛选与获取 1.目的基因：用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。主要是指编码蛋白质的基因,如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因 2.筛选合适的目的基因:从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一 3.目的基因的获取 （1）获取方法 常用PCR获取和扩增目的基因 人工合成目的基因构建基因文库获取目的基因,等等 知识梳理 二、目的基因的筛选与获取 知识梳理 （2）利用PCR获取和扩增目的基因 PCR含义 在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术 PCR原理 DNA半保留复制 要求 模板 目的基因两条链 原料 4种脱氧核苷酸 酶 耐高温的DNA聚合酶