高三生物選修3第一章復(fù)習(xí)課件

1、基因的結(jié)構(gòu),基因的定義基因是DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質(zhì)的最小功能單位。,基因的分類將編碼蛋白質(zhì)的基因根據(jù)其是否具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能可以把基因分為三類。具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能；只有轉(zhuǎn)錄功能而沒(méi)有翻譯功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因；不轉(zhuǎn)錄的基因，它對(duì)基因表達(dá)起調(diào)節(jié)控制作用，包括啟動(dòng)基因和操縱基因。,,原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu),,IMN,,,,,,,,,,非編碼區(qū),,非編碼區(qū),編碼區(qū),編碼區(qū)上游,編

2、碼區(qū)下游,與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn),啟動(dòng)子,終止子,,編碼區(qū),非編碼區(qū),編碼蛋白質(zhì) ,連續(xù)不間斷,不編碼蛋白質(zhì)，但有調(diào)控作用,,,,真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu),,,編碼區(qū),非編碼區(qū),外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列,不編碼蛋白質(zhì)，有調(diào)控作用,,,,,,,,,,,編碼區(qū),,非編碼區(qū),非編碼區(qū),啟動(dòng)子,終止子,編碼區(qū)上游,編碼區(qū)下游,,,,,外顯子,內(nèi)含子,與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn),,IMN,,,,,非編碼序列,非編碼序列指不

3、編碼蛋白質(zhì)的序列。,真核生物的基因結(jié)構(gòu),mRNA前體,成熟的信使RNA,將內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的mRNA切割掉,,,,原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較,思考,編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長(zhǎng)嗎？,連續(xù),不連續(xù),編碼區(qū),非編碼,啟動(dòng)子 .VS. 起始密碼/終止子 .VS. /終止密碼,存在分子：,作用：,DNA(基因),啟動(dòng)/終止轉(zhuǎn)錄,mRNA,起始/終止翻譯,mRNA中存在啟動(dòng)子/終止子的序列嗎？,？,指按

4、照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。,基因工程：,由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)。,基因工程的概念,基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。,基因拼

5、接技術(shù)或DNA重組技術(shù),生物體外,基因,DNA分子水平,人類需要的基因產(chǎn)物,剪切,→ 拼接,→ 導(dǎo)入,→ 表達(dá),基因重組,基因工程的概念,基因工程的誕生的基礎(chǔ)理論：,1、DNA是遺傳物質(zhì)的證明2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立3、遺傳密碼的破譯,§1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具,（一）“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶,1、來(lái)源：,主要來(lái)自原核生物,2、特點(diǎn)：,具有專一性（特異性）,表現(xiàn)在兩方面：,(1)識(shí)別雙鏈DN

6、A中特定核苷酸序列,(2)切割特定序列中的特定位點(diǎn),3、作用：,特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi),4、結(jié)果：,產(chǎn)生黏性末端或平末端,,重播,黏性末端：,,中軸線,,,,重播,平末端：,,中軸線,,,（二）“分子縫合針”——DNA連接酶,1、來(lái)源：,大腸桿菌、T4噬菌體,3、種類：,2、作用：,恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵,分類,,E.Coli DNA連接酶,T4 DNA連接酶,4、注意：連接酶有專一性，但沒(méi)有

7、識(shí)別特定核苷酸序列的特性！,（三）.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體,,常用的運(yùn)載體：,質(zhì)粒（最常用）、 λ噬菌體的衍生物或動(dòng)、植物病毒等。,質(zhì)粒：,質(zhì)粒是基因工程最常用的運(yùn)載體。質(zhì)粒是獨(dú)立于細(xì)菌擬核之外的有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。有的一個(gè)細(xì)菌中有一個(gè)，有的一個(gè)細(xì)菌中有多個(gè)。,,,注意：作為載體的質(zhì)粒都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)人工改造的！,質(zhì)粒作為“分子運(yùn)輸車”的條件是①能夠自我復(fù)制  ②有一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)

8、0;③有標(biāo)記基因,,,作為運(yùn)載體必須具備的條件？,1）能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2）載體DNA必須有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便目的基因插入到載體上去。3）具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。載體DNA必須是安全的,不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害,或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去;5) 載體DNA分子大小應(yīng)適合,以便提取和在體外進(jìn)行操作,太大就不便操作.,基因工程的基本操作程序,

9、目的基因的獲取,基因表達(dá)載體的構(gòu)建,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,操作過(guò)程,目的基因的檢測(cè)與鑒定,,一 目的基因的獲取,,IMN,(一)目的基因：,編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因；,(二)獲取目的基因的常用方法,從自然界已有的物種中分離,,用人工的方法合成,,目前常用的獲得目的基因的方法,1）從基因文庫(kù)中獲取目的基因,2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因3）(用化學(xué)方法直接)人工合成,若基因_____，核苷酸序列______ 。,較小,已知,,獲得目的基因

10、的方法,1）從基因文庫(kù)中獲取目的基因,1. 基因文庫(kù)？,種類：,,基因組文庫(kù)：,如:cDNA文庫(kù)：,含有一種生物的全部基因,含有一種生物的部分基因,根據(jù)基因的有關(guān)信息：如基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA,部分基因文庫(kù)：,3.怎樣從基因文庫(kù)中得到我們所需的目的基因？,2.如何構(gòu)建基因文庫(kù)？,基因文庫(kù)的構(gòu)建方法,直接分離法,供體細(xì)胞中的DNA,許多DNA片段,運(yùn)載體,限制酶,,,受體細(xì)胞,產(chǎn)生特

11、定性狀,導(dǎo)入,外源DNA擴(kuò)增,,,目的基因,分離,,(鳥(niǎo)槍法),一、目的基因的獲取,（一）從基因文庫(kù)中直接獲取,,,多用于原核生物,cDNA文庫(kù)的構(gòu)建-----反轉(zhuǎn)錄法： 以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的基因。,目的基因的mRNA,單鏈DNA,反轉(zhuǎn)錄酶,,,DNA聚合酶,雙鏈DNA(目的基因),,利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,PCR技術(shù)—多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),

12、原理：前提：條件：,PCR擴(kuò)增儀,DNA雙鏈復(fù)制的基本原理,一段已知目的基因的核苷酸序列,四種脫氧核苷酸,一對(duì)引物,熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶）,DNA的兩條鏈為模板,溫度控制,PCR的過(guò)程：,利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,變性(90-95℃),復(fù)性(55-60℃),,,延伸(70-75℃),,二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建 ——基因工程的核心,1、目的：,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

13、，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。,2、基因表達(dá)載體的組成：,復(fù)制原點(diǎn)+目的基因+啟動(dòng)子+終止子+標(biāo)記基因,三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,－ 轉(zhuǎn)化,農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法,受體細(xì)胞,,,,植物cell,動(dòng)物cell,微生物cell,,Ca2+處理（改變細(xì)胞壁的通透性）,顯微注射技術(shù)（受精卵）,感受態(tài)法,（適用于單子葉植物）,（雙子葉植物和裸子植物）,（雙子葉植物）,轉(zhuǎn)化－目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)

14、化。,,四、目的基因的檢測(cè)與鑒定,——檢查是否成功,檢測(cè)—,鑒定—,,①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA 上是否插入了目的基因,②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等,方法——,方法——,方法——,DNA分子雜交,分子雜交,抗原-抗體雜交,,即個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定,檢測(cè)目的基因能否在受體細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵,1.3基因工程的應(yīng)用,植物基因工程動(dòng)物基因工程基因工程藥物基

15、因治療,植物基因工程：用于提高農(nóng)作物的抗逆能力及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等。,1）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物,2）抗病轉(zhuǎn)基因植物,3）其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物,4）利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì),植物基因工程碩果累累,1、抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物,已問(wèn)世的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物：,,棉、玉米、馬鈴薯、番茄、大豆、蠶豆、煙草、蘋(píng)果、核桃、楊、菊花、和白花三葉草等。,用于殺蟲(chóng)的基因主要有：,★Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝聚素基因,植物基因工程

16、碩果累累,2、抗病轉(zhuǎn)基因植物,已問(wèn)世的轉(zhuǎn)基因抗病植物：,小麥、甜椒、番茄。,用于抗病的基因主要有：,★病毒外殼蛋白質(zhì)基因、病毒復(fù)制酶基因（這些基因的轉(zhuǎn)化植物表現(xiàn)出對(duì)同種病毒或相近病毒或病毒RNA侵染的高水平抗性 ）幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因,抗CMV甜椒,植物基因工程碩果累累,3、（其它）抗逆轉(zhuǎn)基因植物,例如，將魚(yú)的抗凍蛋白基因?qū)藷煵莺头?，使煙草和番茄的耐寒能力均有提高。此外，將抗除草劑基因?qū)舜蠖?、玉米等作物，噴灑除草劑時(shí)，殺

17、死田間雜草而不損傷作物。,植物基因工程碩果累累,4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì),提高植物的光合作用效率 改造光合作用中起關(guān)鍵作用的CO2固定酶，能提高植物對(duì)CO2的固定效率；還可以通過(guò)增強(qiáng)植物對(duì)光能吸收與轉(zhuǎn)化的功能來(lái)提高光合作用效率，提高作物的產(chǎn)量。,動(dòng)物基因工程前景廣闊,1、用于提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度,轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)（上）和同齡的鯉魚(yú)（下）,2）用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì),3）用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥物,4)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體,基

18、因工程藥品 —— 胰島素,基因工程藥品 —— 干擾素,基因工程藥品 —— 乙肝病毒疫苗,基因治療曙光初照,體外途徑的步驟？體內(nèi)途徑的步驟？,,,基因工程與環(huán)境監(jiān)測(cè)（一）,基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。,1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測(cè)出來(lái),蛋白質(zhì)工程的流程,基因DNA,氨基酸序列多肽鏈,蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu),預(yù)期功能,生物功能,mRNA,轉(zhuǎn)錄,翻譯,折疊,DNA合成,分子設(shè)計(jì),,,,,,