-人教版高中生物选修三-基因工程的基本操作程序课件

1.2基因工程的基本操作程序目标导航1.了解基因工程原理及基本操作程序。2.理解获取目的基因的途径及基因表达载体的构建。3.理解目的基因导入受体细胞的方法、目的基因检测与鉴定的方法。第一课时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有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。

才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：（1分钟必背会）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（1分钟背会）(一)目的基因主要是______________________编码蛋白质的结构基因（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1．从基因文库中获取目的基因（理解）：（1）基因文库的概念：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。（2）基因文库的分类：基因文库可大可小，如果它含了一种生物所有的基因，就叫基因组文库；如果它只包含一种生物的一部分基因，就叫部分基因文库，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。(4)获取目的基因的根据：

根据目的基因的有关信息，例如，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，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。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(5).基因文库的构建方法①直接分离法(鸟枪法)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2．利用PCR技术扩增目的基因：（1）PCR技术概念：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。(2)原理：利用DNA复制原理，将基因的核苷酸序列不断加以复制，使其呈指数方式增加。指数扩增约为2n(n为扩增循环的次数)。(3)条件：已知目的基因的核苷酸序列、引物、模板DNA、Taq_DNA聚合酶。(4)过程：目的基因DNA受热变性后解链为单链，与引物结合，然后在Taq

DNA聚合酶的作用下进行延伸形成DNA。利用PCR技术扩增目的基因加热变性退火复性延伸PCR循环PCR技术PCR技术过程（3分钟背会）：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（5）条件：_______________________、

_______________、___________、___________.等（6）方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）7、结果：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PCR技术扩增与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原理原料条件不同点解旋方式场所酶结果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。3、人工合成的目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：3）化学合成目的基因：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以利用DNA合成仪化学合成。

及时训练：1、PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环：95℃下使模板DNA变性、解链→55℃下复性（引物与DNA模板链结合）→72℃下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是（）A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高C2、有关基因工程的叙述正确的是()A．限制酶只在获取目的基因时才用B．重组质粒的形成是在细胞内完成的C．质粒都可以作为运载体D．蛋白质的氨基酸排列顺序可以为合成目的基因提供线索D3、在基因工程技术中，下列方法与目的基因获得无关的是（）A.辐射诱变法B.从基因文库中获取C.反转录法D.人工合成法A4.聚合酶链反应可表示为（

）PEC

B.PER

C.PDR

D.PCRD二、基因表达载体的构建——基因工程的核心（背会）1、构建基因表达载体的目的：

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、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2．表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。3．启动子：位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。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：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。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。RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质.(以模板转录然后脱落)原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点RNA聚合酶AGGTCACGTCGTCCAGTGCAGCAGGUCACGUCGRNA聚合酶启动子终止子①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②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非编码区非编码区与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：

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微点拨：1、真核细胞的基因编码区含有不能表达的内含子，因此，不能直接用于基因的扩增和表达。获得真核细胞中目的基因时，一般用人工合成的方法。2、目的基因在导入受体细胞之前，都必须进行目的基因表达载体的构建，也就是说导入受体细胞的必须是重组DNA分子，而不能直接导入目的基因。原核细胞真核细胞不同点编码区是_____的编码区是间隔的、_____的相同点都由能够编码蛋白质的______和具有调控作用的______区组成的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它们各自的作用是什么?复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因启动子：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

、

、

三部分结构②用到的工具酶：既用到

切割载体，又用到

将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是。③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少④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。温馨提示目的基因启动子终止子限制酶DNA连接酶磷酸二酯键思维判断1．限制酶只能用于切割目的基因（）2．DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。()3．E·coliDNA连接酶既可以连接平末端，又可以连接黏性末端。()4．质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。()√×××思维判断5．载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。()6．所有的目的基因都可从基因文库中直接获得。()7．基因工程操作程序的核心步骤是目的基因的获取。()√××提示：核心步骤为基因表达载体的构建。及时检测1：(2017山东)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”）aa2.（多选）一个基因表达载体的构建应包括（

）A.目的基因B.启动子C.终止子D.标记基因ABCD3．在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是(

)A．用mRNA为模板反转录合成DNAB．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成C．将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选D．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNAB4．以下关于PCR技术的说法，不正确的是(

)A．生物体内DNA的复制也称为PCRB．该技术操作过程中要遵循碱基互补配对原则C．PCR过程中DNA的数量呈指数形式扩增D．可在PCR扩增仪中自动完成A5.表达载体中启动子的作用是（）A.使目的基因的导入更容易B.具有RNA聚合酶的结合部位，启动转录过程C.鉴别受体细胞中是否导入目的基因D.具有DNA聚合酶的结合部位，启动复制过程B课堂总结: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目