人教版生物选修三范例.pptx

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基因工程是指按照人们的意愿,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,因此又叫做DNA重组技术。 专题一 基因工程 一、DNA重组技术的基本工具 (一)限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 1.分布: 2.特点: 特异性,即能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且切割每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,使之断开。 主要从原核生物中分离纯化出来 G A A T T C C T T A A G G C T T A A G A A T T C C C C G G G G G G C C C C C C G G G G G G C C C ︰ ︰ ︰ 中轴线 ︰ ︰ ︰ ↓ ↑ EcoRⅠ (在G与A之间切割) SmaⅠ (在G与C之间切割) 粘性末端 平末端 切割DNA分子产生的两种不同的末端(箭头表示酶的切割位点) ↓ ↑ 3.结果: 在识别序列中轴线两侧切割,产生粘性末端;在识别序列中轴线处切割,产生平末端。 (二)DNA连接酶——“分子缝合针” (二)DNA连接酶——“分子缝合针” (二)DNA连接酶——“分子缝合针” 2.连接酶的部位: 磷酸二酯键,不是氢键 1.连接酶的作用: 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 3.连接酶的类型(按来源分类) (1)E.coli DNA连接酶: (来源于大肠杆菌) 只能连接双链DNA片段互补的粘性末端 (2) T4 DNA连接酶: (来源于T4噬菌体) 既可以连接双链DNA片段 互补的粘性末端,又可以“缝合”双链DNA片段的平末端 (三)基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1.作用: 2.条件: 能在宿主细胞内复制并稳定地保存; 具有多个限制酶切位点,便于目的基因插入; 具有标记基因,便于筛选; 必需是安全的,对宿主细胞无害。 将外源基因送入受体细胞 3.种类: 质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 质粒 细菌拟核DNA之外能自主复制的小型双链环状DNA分子; DNA分子上具有多个限制酶切割位点; 只能在宿主细胞中进行自我复制; DNA分子上具有特殊的标记基因; 对宿主细胞无影响。 二、基因工程的基本操作程序 获取目的基因 构建表达载体 导入受体细胞 目的基因检测与鉴定 第一步 第二步 第三步 第四步 (一)目的基因的获取 1.从基因文库中获取目的基因 (1)基因组文库 将含有某种生物不同基因的许多片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库。 受体菌包含了某种生物所有的基因,该受体菌群体称为这种生物的基因组文库。 (2)部分基因文库 受体菌包含了一种生物部分基因,该受体菌群体称为这种生物的部分基因文库,如cDNA文库。 (3)基因文库的构建 基因组文库的构建 提取某生物 全部DNA 用适当 限制酶切割 许 多 DNA片段 与载体连接 导入受体菌群 该生物基 因组文库 (每个受体菌含有一段不同的DNA片段) cDNA文库的构建——mRNA反转录形成 mRNA 逆转录酶 杂交双链 核酸酶H 单链DNA DNA聚合酶 双链DNA 与载体连接 导入受体菌群 该生物 cDNA文库 2.利用PCR技术扩增目的基因 (1) 原理 PCR是聚合酶链式反应(polymerase chain reaction),它是利用DNA 双链复制的原理,将基因的核苷酸序列不断的加以复制,使其数量呈指数方式增加。因为整个过程是在体外进行,所以又叫做体外DNA扩增技术。 (2) 过程 高温变性(90~95℃) 低温退火(55~60℃) 中温延伸(70~75℃) 双链DNA是在高温条件下解链为单链DNA的,因此整个 过程不需要解旋酶。 多次重复 (3)特点:指数形式扩增 推测 推测 合成 3.通过DNA合成仪直接合成目的基因 蛋白质的氨基酸顺序 mRAN 核苷酸序列 基因DNA的核苷酸序列 目的 基因 当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷酸序列已知时,可采用此种方法。 (二)基因表达载体的构建 用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,即基因表达载体。 质粒 目的基因 限制酶 (二)基因表达载体的构建 1.构建目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。 2.构建零件及其作用 (1)目的基因 (2)启动子 RN

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