高中生物 专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修3(1).ppt

1 2基因工程的基本操作程序 1 目的基因的获取 2 基因表达载体的构建 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 自主探究 基因工程基本操作的四个步骤 合作探究 目的基因的获取 阅读课本9页第一自然段 回答以下问题 2 获取目的基因的常用方法有哪些 第8页最后一段 1 从基因文库中获取 3 人工合成 1 什么叫目的基因 并举例说明 主要是编码蛋白质的基因 也可以是一些具有调控作用的因子 精讲一 1 原核细胞的基因结构 非编码区 非编码区 编码区 与rna聚合酶结合位点 启动子 终止子 启动子 是一段有特殊结构的dna片段 位于基因首端是rna聚合酶识别和结合的部位并能驱动基因转录出mrna 没有启动子 基因就不能转录 终止子 位于基因的尾端的一段特殊的dna片断 它能阻碍rna聚合酶的移动 并使其从dna模板链上脱离下来 使转录终止 不能转录为信使rna 不能编码蛋白质 能转录相应的信使rna 能编码蛋白质 编码区 非编码区 原核细胞的基因结构 有调控序列 最重要的是rna聚合酶结合位点 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 启动子 终止子 编码区 内含子 外显子 启动子 终止子 精讲一 2 真核细胞的基因结构 真核细胞的基因结构 编码区 非编码区 外显子 能编码蛋白质内含子 不能编码蛋白质的序列 与原核细胞相同 非编码序列 包括非编码区和内含子 真核细胞的基因结构 编码区 非编码区 外显子 能编码蛋白质的序列内含子 不能编码蛋白质的序列 与原核细胞相同 非编码序列 包括非编码区和内含子 原核细胞与真核细胞的基因结构比较 思考 编码相同数目氨基酸的蛋白质 原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗 连续 不连续 编码区 非编码 一 从基因文库中获取目的基因 1 基因文库 概念见p9 2 基因文库的分类 按外源dna片段的来源分类 种类 基因组文库 含有一种生物的全部基因 部分基因文库 只包含了一种生物的部分基因 如 cdna文库 3 基因文库的目的 为了在不知目的基因序列的情况下 便于获得所需的目的基因 提取某种生物的全部dna 用适当的限制酶切 一定大小的dna片段 将dna片段与载体连接 导入受体菌中储存 基因组文库 4 基因文库的构建方法之一 1 直接分离法 某种生物的单链mrna 单链互补dna 双链cdna片段 导入受体菌中储存 与载体连接 cdna文库 反 逆 转录酶 dna聚合酶 2 反转录法 cdna的合成流程图解 5 基因文库的构建方法之二 合作探究 基因组文库和部分基因文库 如 的关系 2 基因组文库和cdna文库的比较3 如何从基因文库中得到所需要的目的基因 小 大 无 有 无 有 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因 可以 部分基因可以 目的基因的mrna 单链dna cdna 双链dna 即目的基因 反转录 合成 1 反转录法 以目的基因转录成的信使rna为模板 反转录成互补的单链dna 然后在酶的作用下合成双链dna 从而获得所需的基因 2 根据已知的氨基酸序列合成dna法 2 人工合成的目的基因 合作探究3 利用pcr扩增目的基因 阅读课本第10页回答问题 1 rcr的中文全称 pcr是一项什么样的技术 2 pcr原理 利用这一技术获取目的基因的前提 3 pcr的过程 这一过程利用了什么酶 4 通过pcr使目的基因的数目如何增长 5 3 g g t c 变性 1 变性 90 95度 目的基因dna受热变性 解链为单链 2 复性 55 60 引物与两条单链通过碱基互补配对原则结合 3 延伸 70 75 在taqdna聚合酶的作用下 以dntp为原料 从引物的5 端 3 端延伸 合成与模板互补的dna链 二 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 条件 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 四种脱氧核苷酸 热稳定dna聚合酶 指数 2n 在短时间内大量扩增目的基因 前提 要有一段已知目的基因的核苷酸序列 一对引物 模板dna 含目的基因 过程 a dna变性 90 95 双链dna模板在热作用下 断裂 形成 b 退火 复性55 65 系统温度降低 引物与dna模板结合 形成局部 c 延伸 70 75 在taq酶的作用下 合成与模板互补的 氢键 单链dna 双链 dna链 合作探究 pcr技术扩增与dna复制的比较 四种脱氧核苷酸 模板 能量 酶 dna在高温下变性解旋 解旋酶催化 体外复制 细胞核内 热稳定的dna聚合酶 细胞内的dna聚合酶 大量的dna片段 形成整个dna分子 小结 目的基因的获取 目的基因的定义 常用方法 从基因文库中获取 利用pcr技术扩增 人工合成 基因组文库 部分基因文库 原理 条件 方式 结果 过程 合作探究 二 基因表达载体的构建 核心 1 如何构建基因表达载体 2 基因表达载体构建的目的 3 基因表达载体的组成 4 启动子 终止子 标记基因的作用分别是 读教材11页第三自然段回答以下问题 1 用一定的 切割质粒 使其出现一个切口 露出 2 用 切断目的基因 使其产生 核心 3 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 的黏性末端 切口 dna连接酶 相同 二 基因表达载体的构建 基因表达载体的组成 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 目的 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 通读教材回答问题1 转化的概念2 将目的基因导入植物 动物 微生物细胞的方法分别有哪些 合作探究 三 将目的基因导入受体细胞 三 将目的基因导入受体细胞 一 转化 二 方法 将目的基因导入植物细胞 将目的基因导入动物细胞 将目的基因导入微生物细胞 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 显微注射法 感受态细胞 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 1 将目的基因导入植物细胞的方法 1 农杆菌转化法 农杆菌特点 易感染双子叶植物和裸子植物 对大多数单子叶植物没有感染能力 原理 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 合作探究 一 将目的基因导入植物细胞的 仔细阅读课本将目的基因导入植物细胞1 将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是 2 农杆菌如何感染植物细胞 3 农杆菌的ti质粒中 有何特点 若用农杆菌转化法应选用什么作为运载体 将目的基因插入运载体的什么部位 此时的农杆菌是受体细胞吗 5 获得含有目的基因的受体细胞后如何获得具有新性状的植物体 原理 6 农杆菌转化法和基因枪法分别适用于什么生物 过程 优点 将外源目的基因插入ti质粒的t dna中形成重组ti质粒 将重组ti质粒转入农杆菌 使含重组ti质粒的农杆菌感染植物细胞 含目的基因的植物细胞 表现出新性状的植株 2 基因枪法 3 花粉管通道法 2 将目的基因导入动物细胞 方法 显微注射法 程序 目的基因表达载体提纯取卵 受精卵 显微注射受精卵新性状动物 3 将目的基因导入微生物细胞阅读课本 早期基因工程为何选择原核生物作为受体细胞 方法 原核生物特点 繁殖快 单细胞 遗传物质少 方法 用ca2 处理细胞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分子 1 获取目的基因的常用方法 pcr技术的原理 条件 过程 方式 结果2 人工合成目的基因的方法及过程3 构建基因表达载体的目的 基因表达载体的组成及各组成部分的作用 4 基因表达载体的构建过程 将目的基因导入植物 动物 微生物细胞的方法分别是什么 5 农杆菌转化法的原理 即ti质粒的t dna的作用特点 适用范围6 叙述用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞的过程 参考图1 11 复习 15分钟后黑板展示 合作探究 目的基因的检测与鉴定 目的基因检测的过程分为哪几步 分别用什么方法 鉴定 个体生物学水平 方法 四 目的基因的检测与鉴定 检测 分子检测 鉴定 个体生物学水平 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 dna分子杂交示意图 采用一定的技术手段 将两种生物的dna分子的单链放在一起 如果这两个单链具有互补的碱基序列 那么 互补的碱基序列就会结合在一起 形成杂合双链区 在没有互补碱基序列的部位 仍然是两条游离的单链 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 鉴定 抗虫鉴定 抗病鉴定 活性鉴定等 例 用棉铃饲喂棉铃虫 如虫吃后不出现中毒症状 说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达 如虫吃后中毒死亡 则说明摄入了抗虫基因并得到表达 思考 若培育耐盐碱的水稻 如何鉴定 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农杆菌转化法 显微注射法目的基因的检测与鉴定检测 是否插入 转录 翻译鉴定 学以致用 若用bt毒蛋白基因作为目的基因培育转基因抗虫棉 可用什么方法 叙述培育过程 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系 1 获得耐盐基因后 构建重组dna分子所用的限制性内切酶作用于图中的处 dna连接酶作用于处 填 a 或 b a a 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系 2 将重组dna分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和法 3 由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用技术 该技术的核心是 4 为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功 既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测 又要用方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性 花粉管通道法 植物组织培养 脱分化和再分化 耐盐基因 一定浓度盐水浇灌 继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后 膀