基因工程與蛋白質(zhì)工程-高中三年級(jí)生物課件

1、1、基因工程又叫做基因工程又叫做 _ 或或_?；蚬こ袒蚬こ袒蚱唇蛹夹g(shù)基因拼接技術(shù)DNA重組技術(shù)重組技術(shù)2、基本工具：、基本工具： “分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀” “分子縫合針分子縫合針” 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體3、基本操作步驟：基本操作步驟： 1、目的基因的獲取、目的基因的獲取 2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心）、基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心）3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）4、目的基因的檢測(cè)與鑒定、目的基因的檢測(cè)與鑒定 基礎(chǔ)基礎(chǔ)回顧回顧十字繡http:/ 十字繡之家http:/www.szxclub十字繡http:/ 十字繡之家http:/ 十

2、字繡圖案大全http:/ 專題1 基因工程1、了解基因工程的誕生過程、了解基因工程的誕生過程2、理解基因工程的原理和技術(shù)、理解基因工程的原理和技術(shù)3、理解基因工程在工農(nóng)業(yè)、理解基因工程在工農(nóng)業(yè)、 醫(yī)藥衛(wèi)生等的應(yīng)用醫(yī)藥衛(wèi)生等的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)基基 因因 工工 程程黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端1 1、限制性核酸內(nèi)切酶、限制性核酸內(nèi)切酶一種限制性內(nèi)切酶只能一種限制性內(nèi)切酶只能識(shí)別識(shí)別雙鏈雙鏈DNA分子的某種特分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵斷開（斷開（切割切割DNA分子）分子）

3、來源：來源：主要從原核細(xì)胞分離主要從原核細(xì)胞分離 作用：作用：EcoRI重難點(diǎn)剖析重難點(diǎn)剖析基因工程的基因工程的“專用工具專用工具”平未端（平未端（SmaI）及粘性未端（）及粘性未端（EcoRI）1、種類：、種類：2、作用部位：、作用部位：Ecoli DNA連接酶連接酶（黏性末端）（黏性末端）T4 DNA連接酶連接酶 （黏性末端和平末端黏性末端和平末端）磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個(gè)重組的個(gè)重組的DNA分子就形成了。分子就形成了。 DNA

4、DNA連接酶連接酶“分子縫合針分子縫合針”基因工程的基因工程的“專用工具專用工具”：常用：常用1、細(xì)菌染色體外雙鏈環(huán)狀、細(xì)菌染色體外雙鏈環(huán)狀DNA分子分子2、能自我復(fù)制并在受體細(xì)胞中穩(wěn)定、能自我復(fù)制并在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在存在3、有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)、有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)4、有特殊的遺傳標(biāo)記基因、有特殊的遺傳標(biāo)記基因注意：真正用作運(yùn)載體的質(zhì)粒都注意：真正用作運(yùn)載體的質(zhì)粒都是人工改造過的。是人工改造過的。相關(guān)酶的分類比較相關(guān)酶的分類比較 （一）目的基因的提?。ㄒ唬┠康幕虻奶崛∧康幕颍褐饕侵改康幕颍褐饕侵竉。獲取方法：獲取方法：1、_中獲取目的基因中獲取目的基因2、人工合成法：化學(xué)方法

5、合成、人工合成法：化學(xué)方法合成DNA片段（片段（DNA合合成儀）成儀）3、 PCR反應(yīng)合成反應(yīng)合成DNA基本操作步驟基本操作步驟從基因文庫(kù)從基因文庫(kù)編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因原理：原理：DNA復(fù)制復(fù)制 過程：加熱過程：加熱DNA解鏈解鏈 冷卻引物結(jié)合到互補(bǔ)冷卻引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈鏈 互補(bǔ)鏈合成互補(bǔ)鏈合成 條件條件 ：耐高溫：耐高溫DNA聚合酶聚合酶 （二）基因表達(dá)載體構(gòu)建二）基因表達(dá)載體構(gòu)建1、基因表達(dá)載體由、基因表達(dá)載體由_、_、_四部分組成。四部分組成。目的基因目的基因啟動(dòng)子啟動(dòng)子標(biāo)記基因標(biāo)記基因終止子終止子2、啟動(dòng)子作用：、啟動(dòng)子作用：3、標(biāo)記基因的作用：、標(biāo)記基因的作用

6、：RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因 篩選出含目的基因的細(xì)胞篩選出含目的基因的細(xì)胞質(zhì)粒質(zhì)粒DNADNA分子分子一個(gè)切口一個(gè)切口兩個(gè)黏性末端兩個(gè)黏性末端兩個(gè)切口兩個(gè)切口獲得目的基因獲得目的基因DNADNA連接酶連接酶重組重組DNADNA分子（重組質(zhì)粒）分子（重組質(zhì)粒）限制酶處理限制酶處理同一種同一種過程過程: :導(dǎo)入植物 細(xì)胞：（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞導(dǎo)入動(dòng)物 細(xì)胞：導(dǎo)入微生物細(xì)胞：受體細(xì)胞受體細(xì)胞 導(dǎo)入方法導(dǎo)入方法體細(xì)胞體細(xì)胞 受精卵受精卵受精卵受精卵 顯微注射法顯微注射法Ca2處理法處理法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

7、 基因槍法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法目的基因是否插入轉(zhuǎn)基目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物染色體的因生物染色體的DNA：（四）目的基因的檢測(cè)與鑒定四）目的基因的檢測(cè)與鑒定目的基因是否表達(dá)目的基因是否表達(dá)：目的基因是否轉(zhuǎn)錄目的基因是否轉(zhuǎn)錄：方法方法: : DNADNA分子雜交分子雜交方法方法: : 分分 子子 雜雜 交交方法方法: : 抗原抗體雜交抗原抗體雜交鑒定鑒定抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等檢測(cè)檢測(cè)DNADNA分子雜交示意圖分子雜交示意圖 采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物的采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物的DNADNA分子的單分子的單鏈放在一起，如果這兩個(gè)單鏈具有互

8、補(bǔ)的堿基序列，鏈放在一起，如果這兩個(gè)單鏈具有互補(bǔ)的堿基序列，那么，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合在一起，形成那么，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合在一起，形成雜合雙雜合雙鏈區(qū)鏈區(qū)；在沒有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離；在沒有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。的單鏈。 1 1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物方法：方法： 從某些生物中分離出具有殺蟲活性的從某些生物中分離出具有殺蟲活性的基因，將其導(dǎo)入農(nóng)作物中，使其具有基因，將其導(dǎo)入農(nóng)作物中，使其具有抗蟲性抗蟲性BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等素基因等（一）植物

9、基因工程碩果累累（一）植物基因工程碩果累累2、抗病轉(zhuǎn)基因生物、抗病轉(zhuǎn)基因生物目的基因包括：目的基因包括：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因、抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中的有病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因、抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中的有幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因3 3、抗逆轉(zhuǎn)基因作物、抗逆轉(zhuǎn)基因作物4 4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)方法：方法：基基 因因 工工 程程 的的 應(yīng)應(yīng) 用用用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物-動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器獲取目的基因獲取目的基因（藥用蛋白基因）（藥用蛋白基因）構(gòu)建基因表達(dá)載體構(gòu)建基因表達(dá)載體（在藥用蛋

10、白基因前加在藥用蛋白基因前加乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子）顯微注射導(dǎo)入哺乳顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中動(dòng)物受精卵中形成早期形成早期胚胎胚胎將胚胎送入母體動(dòng)物將胚胎送入母體動(dòng)物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下的雌性動(dòng)物個(gè)體中，轉(zhuǎn)入發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下的雌性動(dòng)物個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）的基因才能表達(dá)）（二）動(dòng)物基因工程前景廣闊（二）動(dòng)物基因工程前景廣闊 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體供體動(dòng)物：供體動(dòng)物：存在的難題：存在的難題：解決方法：解決方法：豬豬免疫排斥免疫排斥將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原抑制抗原

11、決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。隆豬器官。（三）、基因工程藥品異軍突起（三）、基因工程藥品異軍突起工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系。胞株系。我國(guó)已生產(chǎn)的產(chǎn)品我國(guó)已生產(chǎn)的產(chǎn)品：白細(xì)胞介素白細(xì)胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗等、干擾素、乙肝疫苗等（四）基因診斷與基因治療（四）基因診斷與基因治療基因診斷：基因診斷：用放射性同位素用放射性同位素等標(biāo)記的等標(biāo)記的“DN

12、ADNA探針探針”檢測(cè)肝檢測(cè)肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準(zhǔn)確而且迅速。不但準(zhǔn)確而且迅速。我國(guó)研究人員正在制備我國(guó)研究人員正在制備用于基因治療的基因工用于基因治療的基因工程細(xì)胞程細(xì)胞基因治療：基因治療：把健康的外源基因把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到導(dǎo)入有基因缺陷的細(xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。治療疾病的目的。體外基因治療體外基因治療體內(nèi)基因治療體內(nèi)基因治療基因治療的形式基因治療的形式蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程什么是蛋白質(zhì)工程什么是蛋白質(zhì)工程以以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過作為基礎(chǔ)，通過

13、基因修飾或基因基因修飾或基因合成合成，對(duì)，對(duì)現(xiàn)現(xiàn)有有蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。新的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程流程圖蛋白質(zhì)工程流程圖v從預(yù)期的蛋白質(zhì)從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能功能出發(fā)出發(fā)v設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v推測(cè)應(yīng)用的推測(cè)應(yīng)用的氨基酸氨基酸序列序列v找到相應(yīng)的找到相應(yīng)的脫氧核苷酸脫氧核苷酸序列序列板書：用干擾素例子，反推過程。 第4步后接著做什么？比較：基因工程和蛋白質(zhì)工程比較：基因工程和蛋白質(zhì)工程(2008理綜山東卷理綜山東卷)35.（8分）【生物分）【生物現(xiàn)代生物科技專題】現(xiàn)代生物科技專題】 為擴(kuò)大耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利

14、為擴(kuò)大耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。用備受關(guān)注。我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。（1）獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組）獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中作用于圖中 處，處，DNA連接酶作用于連接酶作用于 處。（填處。（填“a”或或“b”）（2）將重組）將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和法和 法。法。（3）由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用）由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用 技術(shù)

15、，該技術(shù)的核心是技術(shù)，該技術(shù)的核心是 和和 。（4）為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位）為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的素標(biāo)記的 作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要用又要用 方法從個(gè)體水平鑒定水稻方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。植株的耐鹽性。a植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)脫分化（去分化）脫分化（去分化）基因槍法（花粉管通道法）基因槍法（花粉管通道法）再分化再分化耐鹽基因（目的基因）耐鹽基因（目的基因）一定濃度鹽水澆灌（移栽到鹽堿地中）一定濃度鹽水澆灌（移栽到鹽堿地中）a（2008上海高考生物巻）上海高考生物巻）39、以重組、以重組

16、DNA技術(shù)為核心的基技術(shù)為核心的基因工程正在改變著人類的生活。請(qǐng)回答下列問題。因工程正在改變著人類的生活。請(qǐng)回答下列問題。（1）獲得目的基因的方法通常包括）獲得目的基因的方法通常包括 和和 。（2）切割和連接）切割和連接DNA分子所使用的酶分別是分子所使用的酶分別是 和和 。（3）運(yùn)送目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體一般選用病毒）運(yùn)送目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體一般選用病毒或或 ，后者的形狀成，后者的形狀成 。（4）由于重組）由于重組DNA分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率 ，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行 操作。操作。（5）將人胰島素基因分別導(dǎo)入大腸桿菌與酵母菌，

17、從兩者）將人胰島素基因分別導(dǎo)入大腸桿菌與酵母菌，從兩者中生產(chǎn)的胰島素在功能和中生產(chǎn)的胰島素在功能和 序列上是相同的。序列上是相同的。答案：（答案：（1）從基因文庫(kù)中獲?。幕蛭膸?kù)中獲取 化學(xué)合成（人工合成）化學(xué)合成（人工合成） （2）限制性核）限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）酸內(nèi)切酶（限制酶） DNA連接酶（連接酶）連接酶（連接酶） （3）質(zhì)粒）質(zhì)粒 小型環(huán)狀（雙鏈小型環(huán)狀（雙鏈環(huán)狀、環(huán)狀）環(huán)狀、環(huán)狀） （4）低）低 篩選篩選 （5）氨基酸）氨基酸（2007，山東理，山東理，8分）繼哺乳動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮

18、細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答：（1）將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是 。（2）進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入 中，原因是 。（3）通常采用 技術(shù)檢測(cè)外源基因是否插入了小鼠的基因組。（4）在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的 細(xì)胞中特異表達(dá)。（5）為使外源基因在后代長(zhǎng)期保持，可將轉(zhuǎn)基因小鼠體細(xì)胞的 轉(zhuǎn)入 細(xì)胞中構(gòu)成重組細(xì)胞，使其發(fā)育成與供體具有相同性狀的個(gè)體。該技術(shù)稱為 。顯微注射法顯微注射法受精卵（或早期胚胎）受精卵（或早期胚胎） DNA分子雜交）分子雜交）（核酸探針）（核酸探針） 受精卵（或早期胚胎細(xì)胞）具有全能性，可使外源基因在相受精卵（或早期

19、胚胎細(xì)胞）具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞表達(dá)應(yīng)組織細(xì)胞表達(dá)去核的卵去核的卵膀胱上皮膀胱上皮細(xì)胞核細(xì)胞核核移植（或克?。┖艘浦玻ɑ蚩寺。?008，廣東），廣東）39（現(xiàn)代生物科技專題現(xiàn)代生物科技專題，10分）天然釀酒酵母菌通分）天然釀酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶類，用作發(fā)酵原料的淀粉需經(jīng)一系列復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程常缺乏分解淀粉的酶類，用作發(fā)酵原料的淀粉需經(jīng)一系列復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程才能被利用。研究者從某絲狀真菌中獲取淀粉酶基因并轉(zhuǎn)人釀酒酵母菌，才能被利用。研究者從某絲狀真菌中獲取淀粉酶基因并轉(zhuǎn)人釀酒酵母菌，獲得的釀酒酵母工程菌可直接利用淀粉產(chǎn)生酒精。請(qǐng)回答下列問題：獲得的釀酒酵母工程菌可直接利用淀粉產(chǎn)生酒精。請(qǐng)回答下列問題：（1）將淀粉酶基因切割下來所用的工具是）將淀粉酶基因切割下來所用的工具是 ，用用 將淀粉酶基因與載體拼接成新的將淀粉酶基因與載體拼接成新的DNA分子，下一步將該分子，下一步將該DNA分子分子 ，以完成工程菌的構(gòu)建。，以完成工程菌的構(gòu)建。（2）若要鑒定