高中生物 1_2 基因工程的基本操作程序 新人教版选修31

1、1.2基因工程的基本操作程序,基本步骤,一、目的基因的获取 二、基因表达载体的构建 三、将目的基因导入受体细胞 四、目的基因的检测与鉴定,一、目的基因的获取,一)、目的基因 目的基因主要指能编码蛋白质的基因，例如，与生物抗逆性相关的基因、与优良品质相关的基因、与生物药物和保健品相关的基因等，也可以是一些具有调控作用的因子。 基因结构：原核生物基因与真核生物基因在结构上都有编码区和非编码区。 编码区：是编码具有一定氨基酸序列的蛋白质的序列。 非编码区：分布于编码区两侧，对于编码区编码蛋白质具有 调控作用,原核生物基因-编码区连续 真核生物基因-编码区不连续,外显子与内含子的认识,二)、获取目的基

2、因的方法 1.从基因文库中获取目的基因 (1)基因文库：将某种生物全部DNA提取出来，选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段，分别与载体连接，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。 (2)种类：基因组文库：这个受体菌的群体包含了这种生物的所有基因，称 为基因组文库。 部分基因文库：部分受体菌所含有的基因只是该种生物的部分基 因，称为基因组文库。如cDNA文库,两种文库的比较,3)从基因文库中获取目的基因的主要依据 可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、基因的翻译产物蛋白质等特性来获取目的基因,2.

3、利用PCR技术扩增目的基因 (1)PCR：PCR是聚合酶链式反应的缩写，它是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。通过这一技术，可以获得大量的目的基因。 (2)原理：利用DNA双链复制的原理。 (3)前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列(以便根据这一段序列合成引物)。 (4)需要条件：模板DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)、PCR扩增仪。 (5)特点：呈指数式扩增,6)过程,7)细胞内DNA复制与PCR技术的比较,3.人工合成 如果基因较小，核苷酸序列又已知，也可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成,二、基因表达载体的构建,基因表达载体的构建是基因工程的

4、第二步，也是基因工程的核心。 1.目的：是目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。 2.组成： 目的基因+启动子+终止子 +标记基因,2.组成 (1)启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。 (2)终止子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，能使转录在所需位置停下来。 (3)标记基因的作用：为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因,3.基因表达载体的构建过程 以质粒作为运载体,结果：目的基因两

5、端结合呈环状DNA 载体的两端重新结合成环状DNA 目的基因与载体的黏性末端结合形成基因表达载体 4.基因表达载体的功能 (1)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。 (2)使目的基因能够表达和发挥作用,三、将目的基因导入受体细胞,1.转化 目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定的表达的过程，成为转化。 2.将目的基因导入植物细胞 (1)方法：农杆菌转化法；基因枪法；花粉管通道法。 (2)农杆菌转化法特点： (3)农杆菌转化法过程： 目的基因插入Ti质粒的T-DNA上转入农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞染色体的DNA上维持稳定和表达,3.将目的基因导入动物细胞 (1)

6、常用方法：显微注射技术。 (2)操作程序：将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射移植到雌性动物的输卵管或子宫内发育获得具有新性状的动物 4.将目的基因导入微生物 (1)原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质少等。 (2)转化过程：Ca2+处理细胞感受态细胞重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子 (3)实例：早期的基因工程操作都用原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌最为常见,5.目的基因导入不同受体细胞的比较,四、目的基因的检测与鉴定,目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测和鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。 1.操作目的 检测和鉴定目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达起遗传特性,2.检测和鉴定水平,DNA探针及其应用,1.DNA探针的应用所依据的原理是DNA杂交。 DNA杂交是指DNA片段在适合的条件下能和与之互补的另一个片段结合。如果对最初的DNA片段进行标记，即成为探针。 2.DNA探针的