广东省罗定市廷锴纪念中学高中生物 专题1 基因工程的程序课件 新人教版选修3.ppt

1 2基因工程的基本操作程序 基因工程基本操作的四个步骤 1 目的基因的获取 2 基因表达载体的构建 3 目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 有了目的基因 我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并可进行遗传 表达和发挥作用 载体进入受体细胞稳定表达 才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化 才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达 一 目的基因的获取 1 目的基因 主要指的是编码蛋白质的结构基因 也可以是一些具有调控作用的因子 2 获取方法 1 从基因文库中获取目的基因 2 利用pcr技术扩增目的基因 3 通过dna合成仪用化学方法直接合成 1 从基因文库中直接获取 1 基因文库 未知序列 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的基因 称为基因文库 2 基因文库的分类 含有一种生物的全部基因 只包含了一种生物的部分基因 如 cdna文库 基因文库的构建方法 基因组文库的构建 提取某种生物的全部dna 用适当的限制酶酶切 一定大小的dna片段 将dna片段与载体连接 重组载体 基因组文库 导入受体菌中储存 cdna文库的构建 反 逆 转录法 提取某种生物的某器官或特定发育时期的mrna 单链dna 双链cdna片段 重组载体 与载体连接 cdna文库 反 逆 转录酶 dna聚合酶 导入受体菌中储存 基因组dna文库与cdna文库 某生物体内全部dna 许多dna片段 受体菌群体 与运载体连接导入 基因组文库 cdna 受体菌群体 与运载体连接导入 cdna文库 某种生物某个时期的mrna 2 利用pcr技术扩增目的基因 概念 pcr全称为 是一项在生物 复制 的核酸合成技术 前提条件 原料 原理 方式 以 方式扩增 即 n为扩增循环的次数 结果 聚合酶链式反应 体外 特定dna片段 dna复制 已知基因的核苷酸序列 四种脱氧核苷酸 dna引物 热稳定dna聚合酶 指数 2n 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增 模板dna pcr的基本反应步骤 变性90 95 c 延伸70 75 c 复性55 60 c pcr总结 根据已知蛋白质的氨基酸序列 推测出相应的mrna序列 然后按照碱基互补配对原则 推测出它的结构基因的核苷酸序列 再通过化学方法 以单核苷酸为原料合成目的基因 蛋白质的氨基酸序列 mrna的核苷酸序列 结构基因的核苷酸序列 推测 推测 目的基因 化学合成 三 化学方法人工合成目的基因 人工合成法 真核生物 反转录法 目的基因的信使rna 目的基因 化学合成法 肽链氨基酸序列 信使rna序列 基因的核苷酸序列 目的基因 合成 推测 推测 单链dna 合成 pcr技术扩增dna 需要的条件是 目的基因 引物 四种脱氧核苷酸 dna聚合酶等 mrna 核糖体a b c d a 获取目的基因的方法有多种 下列不属于目的基因获取方法的是 a 从基因组文库中获取b 从cdna文库中获取c 从含目的基因生物细胞中获取d 利用pcr技术获取 c 二 基因表达载体的构建 基因工程的核心 目的 组成 1 使目的基因在受体细胞中稳定存在 且可以遗传给下一代 2 使目的基因能够表达和发挥作用 它们各自的作用是什么 目的基因 启动子 终止子 标记基因 表达载体 启动子 位于基因的首端的一段特殊的dna片断 它是rna聚合酶识别和结合的部位 有了它才能驱动基因转录出mrna 最终获得蛋白质终止子 位于基因的尾端的一段特殊的dna片断 能终止mrna的转录标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因 从而将有目的基因的细胞筛选出来 用一定的 切割质粒 使其出现一个切口 露出 用 切断目的基因 使其产生 将切下的目的基因片段插入质粒的 处 再加入适量 形成了一个重组dna分子 重组质粒 限制酶 黏性末端 同一种限制酶 相同的黏性末端 切口 dna连接酶 1 过程 二 构建表达载体 核心 质粒 dna分子 限制酶处理 一个切口两个黏性末端 两个切口获得目的基因 dna连接酶 重组dna分子 重组质粒 同一种 过程 载体与表达载体的区别 二者都有标记基因和复制原点两部分dna片段 表达载体在载体基础上增加了目的基因 启动子 终止子三部分结构 注意 用到的工具酶 既用到限制酶切割载体 又用到dna连接酶将目的基因和载体拼接 两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键 启动子 终止子对于目的基因表达必不可少 目的基因不能单独进入受体细胞 必需以表达载体的方式携带进去 三 将目的基因导入受体细胞 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 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 一 转化 目的基因进入 内 并且在受体细胞内维持 和 的过程 受体细胞 稳定 表达 三 将目的基因导入受体细胞 1 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 常用 基因枪法 花粉管通道法 2 将目的基因导入动物细胞 显微注射技术 3 将目的基因导入微生物细胞 ca2 处理 1 将目的基因导入植物细胞的方法 农杆菌转化法 1 农杆菌介绍 2 原理 3 适用范围 感染双子叶植物和裸子植物 ti质粒上的t dna可以转移到受体细胞 并整合到受体细胞染色体的dna上 2 将目的基因导入动物细胞 1 方法 显微注射法 2 程序 2 操作程序 提纯含目的基因表达载体 取受精卵 显微注射 移植到子宫 受精卵发育 新性状动物 常用法 ca2 处理 常用菌 大肠杆菌 微生物作受体细胞原因 繁殖快 多为单细胞 遗传物质相对少 过程 ca2 处理大肠杆菌 感受态细胞 表达载体与感受态细胞混合 感受态细胞吸收dna 3 将目的基因导入微生物细胞 思考 为什么要用ca2 处理受体细胞 用ca2 处理 增加细菌细胞壁的通透性 四 目的基因的检测与鉴定 检测 是否插入目的基因是否转录是否翻译鉴定 分子水平鉴定个体生物学水平鉴定 四 目的基因的检测与鉴定 检测 鉴定 检测基因表达载体是否进入了受体细胞 检测目的基因是否翻译成蛋白质 抗虫鉴定 抗病鉴定 活性鉴定等 检查是否成功 检测目的基因是否转录出了mrna 检测转基因生物染色体的dna上是否插入了目的基因 检测转基因生物染色体的dna上是否插入了目的基因 过程 a 首先取出转基因生物的基因组dnab 对含目的基因的dna片段作放射性同位素标记 以此做探针c 使探针和转基因生物的基因组杂交 若显示出杂交带 表明染色体已插入染色体dna中 方法 检测目的基因是否转录出了mrna 检测目的基因是否翻译成蛋白质 过程 用上述探针和转基因生物的mrna杂交 若出现杂交带 表明目的基因转录出了mrna 怎样检验抗虫基因在棉细胞内是否表达呢 没有抗虫基因的棉植株 有抗虫基因的棉植株 棉铃虫 虫没有死 虫被杀死 没有表达 目的基因表达 鉴定 抗虫鉴定 抗病鉴定 活性鉴定等 思考 不能 受体细胞必须表现出特定的性状 才能说明目的基因完成了表达 受体细胞摄入dna分子后就说明目的基因完成了表达吗 归纳 基因工程的基本操作程序 获取目的基因从基因文库利用pcr化学方法人工合成构建基因表达载体目的基因 启动子 终止子 标记基因将目的基因导入受体细胞转化法 微生物 农杆菌转化法 植物 显微注射法 动物 目的基因的检测与鉴定检测 是否插入 转录 翻译 课堂练习 1 有关基因工程的叙述中 错误的是 a dna连接酶将黏性末端的碱基对连接起来b 限制性内切酶用于目的基因的获得c 目的基因须由运载体导入受体细胞d 人工合成目的基因不用限制性内切酶 a 课堂练习 2 下列属于获取目的基因的方法的是 利用mrna反转录形成 从基因组文库中提取 从受体细胞中提取 利用pcr技术 利用dna转录 人工合成a b c d d 练习1 2008理综山东卷 为扩大可耕地面积 增加粮食产量 黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注 我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品