高中生物 1.2《基因工程的基本操作程序》课件 新人教版选修3.ppt

1 2基因工程的基本操作程序 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 基因工程基本操作的四个步骤 一 目的基因的获取 一 目的基因主要是 编码蛋白质的结构基因 请举出三个以上的例子 二 获取目的基因的常用方法有哪些 1 从基因文库中获取 2 利用pcr技术扩增 3 人工合成 一 目的基因的获取 一 从基因文库中直接获取 1 基因文库 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 只包含一种生物的部分基因 如 cdna文库 3 从基因文库获取目的基因的方法 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 称为基因文库 某生物体内全部dna 许多dna片段 受体菌群体 4 基因文库的构建方法 基因组文库 某种生物某个时期的mrna cdna 受体菌群体 部分基因文库 cdna文库 5 基因组文库和部分基因组文库 cdna文库 比较 补 原核细胞的基因结构 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 与rna聚合酶结合位点 启动子 终止子 rna聚合酶能够识别调控序列中的结合位点 并与其结合 转录开始后 rna聚合酶沿dna分子移动 并以dna分子的一条链为模板合成rna 转录完毕后 rna链释放出来 紧接着rna聚合酶也从dna模板链上脱落下来 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 有调控遗传信息表达的核苷酸序列 在该序列中 最重要的是位于编码区上游的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 与rna聚合酶结合位点 内含子 外显子 能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内含子 启动子 终止子 编码区上游 编码区下游 内含子 外显子 知识点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 能编码蛋白质的序列内含子 不能编码蛋白质的序列 有调控作用的核苷酸序列 包括位于编码区上游的rna聚合酶结合位点等 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 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 多聚酶链式反应 体外 特定dna片段 dna复制 已知基因的核苷酸序列 前提 四种脱氧核苷酸 一对引物 耐热的dna聚合酶 taq酶 指数 2n 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增 二 利用pcr技术扩增目的基因 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 60 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 从引物处延伸 合成与模板互补的 氢键 单链dna 双链 dna链 二 利用pcr技术扩增目的基因 pcr技术扩增与dna复制的比较 碱基互补配对 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 一般在细胞核内 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 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 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 目的基因 推测 推测 化学合成 2 根据已知的氨基酸序列合成dna法 三 人工合成的目的基因 二 基因表达载体的构建 基因工程的核心 1 目的 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 表达载体的组成启动子终止子目的基因标记基因等 它们各自的作用是什么 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 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 3 过程 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 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 启动子 终止子对于目的基因表达必不可少 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 注意 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 感受态细胞法 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 过程 优点 比较经济有效 目的基因的获取目的基因与农杆菌ti质粒结合导入植物细胞目的基因整合到植物细胞染色体上 随着染色体复制 并表达出性状 农杆菌侵染 2 基因枪法 成本较高 3 花粉管通道法 简便经济 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 原核生物特点 繁殖快 单细胞 遗传物质少 容易培养 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 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 四 目的基因的检测与鉴定 检查是否成功 dna分子杂交示意图 一 检测 1 检测转基因生物染色体的dna上是否插入了目的基因 关键步骤 首先取出转基因生物的基因组dna 用含目的基因的dna片段用放射性同位素等作标记 以此做探针 使探针和转基因生物的基因组杂交 若显示出杂交带 表明目的基因已插入染色体dna中 1 方法 dna分子杂交技术 dna和dna之间 2 过程 归纳步骤 二 鉴定 个体生物学水平 2 检测目的基因是否转录出了mrna 3 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 方法 核酸分子杂交技术 dna和mrna之间 方法 蛋白质分子杂交 抗原 抗体之间 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 四 目的基因的检测与鉴定 检查是否成功 检测 分子水平 鉴定 个体水平 检测转基因生物染色体的dna上是否插入了目的基因 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 抗虫鉴定 抗病鉴定 活性鉴定等 方法 方法 方法 dna分子杂交 核酸分子杂交 蛋白质分子杂交 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 感受态细胞法目的基因的检测与鉴定检测 是否插入 转录 翻译鉴定 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 该技术的核心是和 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 基因枪法 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 1 以下说法正确的是 a 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列b 质粒是基因工程中唯一的运载体c 运载体必须具备的条件之一是 具有多个限制酶切点 以便与外源基因连接d 基因控制的性状都能在后代表现出来 c 练习 2 不属于质粒被选为基因运载体的理由是a 能复制 b 有多个限制酶切点c 具有标记基因d 它是环状dna d 练习 3 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