高中生物 专题一 第2节 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修3.ppt

专题1基因工程第2节基因工程的基本操作程序 栏目链接 基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤 目的基因的获取 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 栏目链接 一 目的基因的获取 1 从基因文库中获取目的基因 将含有某种生物 的许多dna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 称为基因文库 基因文库可大可小 如果它含了一种生物所有的基因 就叫 如果它只包含一种生物的一部分基因 就叫 如 不同基因 不同基因 基因组文库 部分基因文库 cdna文库 栏目链接 2 利用pcr技术扩增目的基因 pcr技术是一项在生物体外 特定dna片段的核酸合成技术 1 原理 利用 原理 将基因的核苷酸序列不断加以复制 使其呈指数方式增加 指数扩增约为2n n为扩增循环的次数 2 条件 已知目的基因的 序列 复制 dna复制 核苷酸 引物 模板dna dna聚合酶 栏目链接 3 过程 目的基因dna受热变性后解链为 与引物结合 然后在 的作用下进行延伸形成dna 3 化学合成目的基因 如果 比较小 核苷酸序列又 也可以利用dna合成仪化学合成 单链 dna聚合酶 基因 已知 栏目链接 二 基因表达载体的构建 1 表达载体的组成 目的基因 标记基因 2 表达载体的功能 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并且 给下一代 同时 使目的基因能够 和发挥作用 启动子 终止子 遗传 表达 栏目链接 3 启动子 位于基因的 它是 的部位 驱动基因转录产生mrna 4 终止子 位于基因的 能够终止 5 标记基因 受体细胞中是否含有目的基因 从而将含有目的基因的细胞筛选出来 首端 rna聚合酶识别和结合 尾端 转录 鉴别 栏目链接 三 将目的基因导入受体细胞 1 将目的基因导入植物细胞的方法有 2 将目的基因导入动物细胞的常用方法为 3 将目的基因导入微生物细胞时 一般须首先用 处理微生物细胞 使其成为感受态细胞 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 显微注射法 ca2 栏目链接 四 目的基因的检测与鉴定 检测转基因生物的 上的目的基因 采用方法是 检测目的基因是否转录出 采用方法是 检测目的基因是否翻译成 采用方法是 个体生物学水平的鉴定 如抗虫 抗病的 实验等 染色体 dna分子杂交法 mrna 分子杂交法 蛋白质 抗原 抗体杂交法 接种 栏目链接 栏目链接 知识点1目的基因的获取 获取目的基因是基因工程实施的第一步 有三种途径可以获取目的基因 如下图所示 栏目链接 1 从基因文库获取 基因文库是将含有某种生物不同基因的许多dna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基因 叫做基因文库 建立基因文库的目的就是为获得大量的目的基因做准备 如果基因文库中含有一种生物所有的基因 这个基因文库就叫做基因组文库 栏目链接 如果基因文库中含有一种生物的一部分基因 这个文库就叫做部分基因文库 如以某生物的mrna逆转录基因产生的多种互补dna cdna 片段 并与载体连接后储存在一个受体菌群中的cdna文库 基因文库就相当于某种生物的基因仓库 储备着该生物大量的基因 栏目链接 2 pcr技术扩增 pcr技术是一项在生物体外复制特定的dna的核酸合成技术 它遵循的原理与dna复制原理相同 条件是有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据该核苷酸序列合成的引物 原料是四种脱氧核苷酸 也需要多种酶 如dna聚合酶等 在pcr扩增仪上自动复制 3 人工合成 如果基因比较小 核苷酸序列又是已知的 可以人工合成目的基因 该法主要有两种 逆转录和化学合成法 栏目链接 逆转录法的操作过程为 根据已知氨基酸序列合成dna的操作过程为 栏目链接 4 pcr技术与生物体内dna复制的比较 栏目链接 栏目链接 例1在已知某小片段基因碱基序列的情况下 获得该基因的最佳方法是 a 用mrna为模板逆转录合成dnab 以4种脱氧核苷酸为原料人工合成c 将供体dna片段转入受体细胞中 再进一步筛选d 由蛋白质的氨基酸序列推测mrna 栏目链接 解析 现在已知的条件只是某小片段基因的碱基序列 而没有相应的mrna和蛋白质的氨基酸序列 所以只能以4种脱氧核苷酸为原料来人工合成 答案 b 栏目链接 1 以下关于pcr技术的说法 不正确的是 a 生物体内dna的复制也称为pcrb 该技术操作过程中要遵循碱基互补配对原则c pcr过程中dna的数量呈指数形式扩增d 可在pcr扩增仪中自动完成 变式迁移 解析 pcr是在生物体外复制特定dna的技术 生物体内dna的自我复制不叫pcr技术 答案 a 栏目链接 知识点2基因表达载体的构建 基因工程的核心 1 构建目的 其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在 并且可以遗传给下一代 同时使目的基因能够表达和发挥作用 2 构建的基因表达载体的组成 目的基因 启动子 终止子 标记基因 如下图 栏目链接 栏目链接 3 由于受体细胞有植物细胞 动物细胞 微生物细胞之分 以及目的基因导入受体细胞的方法不同 因此 基因表达载体的构建上也会有所差别 不可能是千篇一律的 栏目链接 例2基因工程又叫基因拼接技术 请回答下列问题 1 在该技术中 用人工合成方法获得目的基因的途径之一是 以目的基因转录的 为模板 形成互补的单链dna 然后在酶的作用下合成 2 基因工程中常用的受体细胞有细菌 真菌和 栏目链接 解析 在基因工程中 人工合成目的基因的途径有两条 其中之一就是以信使rna为模板经过逆转录合成目的基因 基因工程中常用的受体细胞有细菌 真菌和动植物细胞 答案 1 信使rna mrna 逆转录双链dna 目的基因 2 动植物细胞 栏目链接 2 下列有关基因表达载体构建过程的叙述中错误的是 a 用一定的限制酶切割质粒 露出黏性末端b 用同种限制酶切割目的基因 露出黏性末端c 将切下的目的基因插入质粒的切口处d 将重组dna引入受体细胞中进行扩增 变式迁移 栏目链接 解析 基因表达载体构建过程为 先用同一种限制酶切割目的基因和载体 露出相同的黏性末端 然后将切下的目的基因插入载体的切口处 最后加入dna连接酶将二者连接为重组dna分子 答案 d 变式迁移 栏目链接 点评 1 基因表达载体也可以称为重组载体 如重组质粒 重组dna分子等 2 基因表达载体的构建不只是需要dna连接酶 亦需限制酶参与 3 启动子与起始密码子 终止子与终止密码子的比较 变式迁移 栏目链接 变式迁移 栏目链接 知识点3将目的基因导入受体细胞 目的基因进入受体细胞内 并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程 称为转化 基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌 枯草杆菌 土壤农杆菌 酵母菌和动植物细胞等 受体细胞不同 导入方法不同 栏目链接 栏目链接 栏目链接 例3下列关于目的基因导入受体细胞的描述不正确的是 a 基因枪法导入植物体细胞的方法比较经济有效b 显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法c 大肠杆菌最常用的转化方法是使细胞的生理状态发生改变d 农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法 栏目链接 解析 不同生物目的基因导入的方法不同 每种方法都有利有弊 目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法 该方法比较经济有效 还有基因枪法和花粉管通道法 目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法 大肠杆菌细胞最常用的转化方法就是用钙离子处理细胞 使细胞的生理状态发生改变 完成转化过程 答案 a 栏目链接 3 采用基因工程方法培育抗虫棉 下列导入目的基因的做法正确的是 将毒素蛋白质注射到棉花受精卵中 将编码毒素蛋白的dna序列注射到受精卵中 将编码毒素蛋白质的dna序列与质粒重组 导入细菌 用该细菌感染棉的体细胞再进行组织培养 将编码毒素蛋白质dna序列与细菌质粒重组 注射到棉的子房并进入受精卵 变式迁移 栏目链接 a b c d 变式迁移 解析 目的基因导入受体细胞后 使目的基因能在受体细胞中稳定存在 并且遗传给下一代 同时使目的基因能够表达和发挥作用 必须构建表达载体 栏目链接 变式迁移 因为基因表达载体组成除目的基因外 还必须有启动子 终止子以及标记基因 有了启动子才能驱动基因转录出mrna 最终获得所需的蛋白质 有了终止子才能保证转录在所需的地方停下来 具有标记基因是为了鉴别受体细胞中是否含目的基因 从而将含有目的基因的细胞筛选出来 只有构建表达载体才能有利于基因表达 有利于筛选 也能更好地增强目的基因的表达水平 如果不构建表达载体 即使导入目的基因也不能稳定遗传 所以不能直接注射 答案 c 栏目链接 变式迁移 点评 1 农杆菌转化法中有二次拼接和二次导入 第一次拼接是将目的基因拼接到ti质粒上t dna的中间部位 第二次拼接 非人工操作 指被插入目的基因的t dna被拼接到受体细胞的染色体dna上 第一次导入是将含目的基因的ti质粒重新导入农杆菌 第二次导入 非人工操作 是指含目的基因的t dna进入受体细胞 栏目链接 变式迁移 2 因为动物体细胞的全能性受到一定限制 故一般将目的基因导入动物的受精卵或卵细胞 而不是体细胞 而植物体细胞的全能性相对容易表达 故一般将目的基因导入植物的体细胞 然后再通过植物组织培养技术获得转基因植株 栏目链接 知识点4目的基因的检测与鉴定 原因 一是目的基因导入受体细胞的成功率很低 二是即使目的基因已导入受体细胞 但在受体细胞中成功表达的概率也很低 故最后需要从分子水平 个体水平等方面进行目的基因的检测与鉴定 栏目链接 栏目链接 例4利用外源基因在受体细胞中表达 可生产人类所需的产品 下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 a 棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因b 大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mrnac 山羊乳腺细胞中检测到人生长激素的dna序列d 酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 栏目链接 解析 基因的表达即能在受体细胞中提取到由目的基因控制合成的蛋白质 答案 d 栏目链接 4 下列技术中不是依据dna分子杂交原理的是 a 检测目的基因是否导入了受体细胞b 检测目的基因是否转录了mrnac 检测目的基因是否翻译合成蛋白质d 快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量 变式迁移 栏目链接 变式迁移 解析 dna分子杂交就是不同来源的dna分子的单链按碱基互补配对原则结合在一起 形成杂合双链的过程 b项利用了分子杂交技术 dna与mrna之间杂交 检测目的基因是否翻译合成蛋白质依据的是抗原 抗体杂交原理 未用到dna分子杂交原理 答案 c 栏目链接 变式迁移 点评 1 涉及目的