高中生物 专题1 第2节 基因工程的基本工作程序课件 新人教版选修3.ppt

1、1.2基因工程的基本 操 作 程 序,与RNA聚合酶结合位点,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。,1、编码区：能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质的序列。,2、非编码区 ：调控遗传信息表达的核苷酸序列(启动子、终止子），不编码蛋白质。,一、原核细胞的基因结构（补充知识）,二、真核细胞的基因结构（补充知识）,编码区,内含子,外显子,启动子,终止子,与RNA聚合酶结合位点,1、编码区,2、非编码区 ：调控遗传信

2、息表达的核苷酸序列(启动子、终止子），不编码蛋白质。,非编码序列：,包括非编码区和内含子,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的表达和检测,基因工程的基本操作程序,基因工程的目的基因 编码蛋白质的基因。,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 与毒物降解相关的基因 与工业所需酶相关的基因 具有调控作用的因子 ,3、人工合成,1、从基因文库中获取,2、利用PCR技术扩增,(基因比较小，序列已知),聚合酶链式反应,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

3、组文库（总） mRNA反转录成的cDNA拷贝-cDNA文库（部分）,基因文库的目的,在不知目的基因序列的情况下，获得所需的目的基因。,基因文库的分类,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(Genomic library),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。,cDNA(complementary DNA，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

4、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 (cDNA library),基因重组,反转录酶,mRNA,cDNA,?,cDNA文库中含启动子、内含子吗？,编码区,启动子,终止子,外显子 (能编码蛋白质),内含子 (不能编码蛋白质),真核细胞的一个基因的编码区转录出mRNA前体， 需把其中的内含子切除，外显子拼接成成熟mRNA。,真核细胞的基因结构,?,cDNA文库和基因组文库的比较,从基因文库获取目的基因,根据目的基因的有关信息，如： 基因的已知核苷酸序列； 基因的功能； 基因在染色体上的位置； 基因的转录产物mRN

5、A； 基因的表达产物蛋白质,（二）利用PCR扩增目的基因,1、过程,高温变性（解旋为单链）,低温退火（引物与单链互补结合）,适温延伸（在Taq酶的作用下合成 与模板互补的DNA双链）,重复循环,引物是一段短的单链RNA或DNA片段，可结合在核酸链上与之互补的区域，其功能是作为核苷酸聚合作用的起始点，核酸聚合酶可由其3端开始合成新的核酸链。,引物：,dNTP：,三磷酸脱氧核糖核苷酸，包括dATP, dGTP, dTTP, dCTP,dUTP等在内的统称，N代表变量指代A、T、G、C中的一种。,DNA的基本单位脱氧核苷酸,dNTP核苷酸的衍生物,高能磷酸键一定是有能量的，dNMP没有这两个高能磷酸

6、键，会要消耗更多的外源能量。,2、条件,已知基因的核苷酸序列、,四种脱氧核苷酸、,引物,TaqDNA聚合酶,使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增,4、结果,耐高温,3、方式：以指数方式扩增，即_（n为扩增循环的次数）,2n,适宜的温度和PH值,PCR扩增仪,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,TaqDNA聚合酶,细胞内的DNA聚合酶,大量的DNA片段,形成整个DNA分子,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,根据已知的氨基酸序列合成

7、DNA法 ：,（3）人工合成目的基因,DNA合成仪,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?,二、基因表达载体的构建,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：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。,将目的基因导入受体细胞, 转化,1、将目的基因导入植物细胞,适用于 双子叶植物 裸子植

8、物,农杆菌转化法,适用于 单子叶植物,基因枪法,花粉管通道法,适用于 被子植物,2、将目的基因导入动物细胞 方法：显微注射法 程序：,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：,四、目的基因的表达和检测,接种实验,抗原抗体杂交法,DNA-RNA分子杂交法,DNA分子杂交法,抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等,DNA分子杂交,DNA-RNA分子杂交法 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,第一步，将目的基因在大肠杆菌中表达出蛋白质；第二步，将表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出抗体（一抗）；第三步，从转基因生物中提取蛋白质，走凝胶电泳；第四步，将凝胶中的蛋白转移到硝酸纤维素膜上；第五步，将抗体（一抗