广高中东生物：《基因工程的基本操作程序》课件（新人教选修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 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 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 请阅读p9第一和二两段 限制酶 基因组dna 基因重组 转化细菌 体外包装 1 基因组文库 genomiclibrary 是指将某种生物体的全部基因组dna用限制性内切酶或机械力量切割成一定长度范围的dna片段 再与合适的载体在体外重组后 导入受体菌的群体中储存 这个群体就称为该生物基因组文库 其目的是分离有用的目的基因和保存某种生物的全部基因 一 目的基因的获取 一 从基因文库中直接获取 1 基因文库 一 目的基因的获取 一 从基因文库中直接获取 1 基因文库 cdna 互补dna 是由生物的某一特定器官或特定发育时期细胞内的mrna经体外反转录后形成的互补dna片段 与载体连接后储存在一个受体菌群中 这个受体菌群就叫做这种生物的cdna文库 2 cdna文库 cdnalibrary 基因重组 反转录酶 mrna cdna 一 目的基因的获取 一 从基因文库中直接获取 按照外源dna片段的来源 从特定组织提取的染色体基因组dna 基因组dna文库 总 mrna反转录成的cdna拷贝 cdna文库 部分 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 基因文库的分类 2 基因文库的构建方法 直接分离法 供体细胞中的dna 许多dna片段 运载体 限制酶 受体细胞 产生特定性状 导入 外源dna扩增 目的基因 分离 鸟枪法 一 目的基因的获取 一 从基因文库中直接获取 多用于原核生物 逆转录法 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 逆转录 2 基因文库的构建方法 一 目的基因的获取 一 从基因文库中直接获取 人工合成法 真核生物 推测 推测 单链dna 合成 基因组文库的构建 2 基因文库的构建方法 通过对受体菌的培养而储存基因 cdna文库的构建 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 目的基因的mrna 单链dna 反转录酶 dna聚合酶 双链dna 目的基因 基因组文库和部分基因组文库 cdna文库 比较 怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢 依据 目的基因的有关信息 如 根据基因的核苷酸序列基因的功能基因在染色体上的位置基因的转录产物mrna基因翻译产物蛋白质等特性 从基因文库中得到目的基因的方法 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 条件 等 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 一对引物 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 要有一段已知目的基因的核苷酸序列 前提条件 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 3 人工合成法 基因较小 核苷酸序列已知 可以利用dna合成仪人工合成 1 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 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 1 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 能够识别启动子上结合位点的一种蛋白质 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 包括启动子和终止子 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 2 真核细胞的基因结构 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 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 启动子 非编码序列 包括非编码区和内含子 3 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 二 基因表达载体的构建 基因工程的核心 1 目的 所需物质 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 它们各自的作用是什么 2 基因表达载体的组成 复制原点 目的基因 启动子 终止子 标记基因 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 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 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 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 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 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 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 四 目的基因的检测与鉴定 检查是否成功 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 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 表明染色体已插入染色体dna中 1 方法 dna分子杂交 2 过程 归纳步骤 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 p15思考与探究 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 分子杂交 方法 抗原抗体杂交 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 归纳步骤 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 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 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 答案 1 aa 2 基因枪法 花粉管通道法 3 植物组织培养 1分 脱分化 去分化 再分化 4 耐盐基因 目的基因 一定浓度盐水浇灌 移栽到盐碱地中 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 人工合成目的基因不用限制性内切酶 a 练习 4 有关基因工程的叙述正确的是 a 限制酶只在获得目的基因时才用b 重组质粒的形成在细胞内完成c 质粒都可作为运载体d 蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 d 练习 5 基因工程是在dna分