人教版 选修3专题1第2节基因工程的基本操作程序 课件(42张).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 获取的方法 构建目的 组成 导入植物细胞 动物细胞 微生物细胞的方法分别是 如何判断目的基因是否成功导入受体细胞 如何判断导入后是否成功表达 一 获取目的基因 主要是指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 目前被广泛提取使用的目的基因有 苏云金杆菌抗虫基因 植物抗病基因 抗病毒 抗细菌 人胰岛素基因等 1 目的基因的定义 从基因文库中寻找 多聚酶链式反应 pcr 扩增 化学合成法 目的基因的核苷酸序列未知 目的基因的核苷酸序列已知 一 获取目的基因的常用方法有哪些 初始目的基因的来源 1 从生物中直接获取 2 人工合成 注意 要保持基因的完整性 1 从基因文库中获取目的基因 将含有某种生物不同基因的许多dna片断 导入到受体菌的群体中 各个受体菌分别含有这种生物的不同基因 称为基因文库 基因文库 通过对受体菌的培养而储存基因 基因文库的构建模式图 由mrna反转录形成cdna mrnadna单链dna单链rna dna杂交分子rna dna杂交分子单链dna单链dna双链dna 逆转录 使rna降解 复制 核酸酶h 形成氢键 基因组文库和cdna文库的比较 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 补 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dna序列 不能够编码蛋白质的dna序列 启动子 终止子 编码区上游 编码区下游 内含子 外显子 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 多聚酶链式反应 体外 特定dna片段 dna复制 模板dna 四种脱氧核苷酸 引物 热稳定dna聚合酶 2 利用pcr扩增目的基因 方式 以 方式扩增 即 n为扩增循环的次数 结果 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增 指数 2n 过程 变性 复性 延伸三步曲 变性 加热至90 95 双链dna解链成为单链dna复性 冷却至55 60 部分引物与模板的单链dna的特定互补部位相配对和结合延伸 加热至70 75 以目的基因为模板 合成互补的新dna链 过程 a 变性 90 95 双链dna模板在热作用下 断裂 形成 b 复性 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 合成与模板互补的 氢键 单链dna 双链 dna链 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 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 3 人工合成 根据已知的氨基酸序列合成dna 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 已知核苷酸序列的较小基因可以化学合成 不需要模板 从基因文库中获取利用pcr技术扩增利用化学方法人工合成 归纳 获取目的基因的方法 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 基因表达载体的构建 核心 2 构建目的 1 使目的基因在受体细胞中稳定存在并可以遗传给下一代 2 使目的基因能够表达和发挥作用 3 组成 它们有什么作用 a 目的基因 b 启动子 c 终止子 d 标记基因 rna聚合酶识别和结合位点 启动转录 位于基因的末端 终止转录 检测目的基因是否导入受体细胞 思考 表达载体为什么一定要有启动子 1 生物之间进行基因交流 只有使用受体生物自身基因的启动子才能有利于基因的表达 2 通过cdna文库获得的目的基因没有启动子 只将编码序列导入受体细胞无法转录 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 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 1 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法 1 农杆菌转化法 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 转化过程 ti质粒目的基因 构建 表达载体 植物细胞 植物细胞染色体dna 新性状 农杆菌 基因枪法又称微弹轰击法 是利用压缩气体产生的动力 将包裹在金属颗粒表面的表达载体dna打入受体细胞中 使目的基因与其整合并表达的方法 2 基因枪法 适用于单子叶植物 3 花粉通道法 植物花粉在柱头上萌发后 花粉管要穿过花柱直通胚囊 花粉管通道法就是在植物受粉后 花粉形成的花粉管还未愈合前 剪去柱头 然后 滴加dna 含目的基因 使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞 适用于被子植物 2 将目的基因导入动物细胞 1 方法 显微注射法 将基因表达载体提纯 用显微仪注射到受精卵中 思考 为什么要用受精卵而不用体细胞 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 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 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 1 方法 dna分子杂交 2 过程 将含目的基因的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 一 检测 基因探针 是一段带有检测标记 且序列已知的 与目的基因互补的核酸序列 基因探针通过分子杂交与目的基因结合 产生杂交信号 能从浩翰的基因组中把目的基因显示出来 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 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 若不能表达 要对抗虫基因再进行修饰 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 目的基因的表达和检测 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 1 下列有关基因工程技术的正确叙述是 a 重组dna技术所用的工具酶是限制酶 连接酶和载体b 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列c 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快d 只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达 c 当堂检测 2 科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒dna分子重组 并且在大肠杆菌体内获得成功表达 图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒dna结合的位置 它们彼此能结合的依据是 a 基因自由组合定律b 半保留复制原则c 基因分离定律d 碱基互补配对原则 d a 3 下图表示一项重要的生物技术 对图中物质a b c d的描述 正确的是 a a的基本骨架是磷酸和核糖交替连接而成的结构b 要获得相同的黏性末端 可以用不同种b切割a和dc c连接双链间的a和t 使黏性末端处碱基互补配对d 若要获得未知序列d 可到基因文库中寻找 d 4 科学家在某种植物中找到了抗枯萎的基因 并以质粒为载体 采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种 下列有关说法正确的是 a 质粒是最常用的载体之一 它仅