基因工程定稿.ppt

欢迎您 走 进 高 二 生 物 课 堂！,场景一：养殖户的愿望,场景二：小朋友们的愿望,场景三：农民朋友们的愿望,基因工程迅速发展 展示美好前景,1.2 基因工程的基本操作程序,专题1 基因工程,一、目的基因的获取,二、基因表达载体的构建,三、和将目的基因导入受体细胞,内容索引,四、目的基因的检测与鉴定,一、目的基因的获取,(1)目的基因概念：,知识梳理,(2)目的基因的来源： (3) 获取目的基因常见方法：,主要是指编码蛋白质的基因,也可以是一些具有调控作用的因子。,从基因文库中获取 利用PCR技术扩增目的基因 人工合成法：,从自然界中已有的物种中分离和人工合成,答案,1.基因文库的定义：,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。,3.基因文库的构建过程：,2.基因文库的种类,基因组文库构建过程,部分基因文库（cDNA文库）构建过程,4 .两种文库的比较,4 .两种文库的比较,5.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,根据目的基因的有关信息：,1.从基因文库中获取目的基因 (1) 结合基因组文库、cDNA文库的概念，尝试从范围上比较二者之间的大小关系，并阐明理由。 (2)cDNA文库是从某种生物的某一细胞中提取出mRNA，经反转录过程获得的基因文库，为什么该基因文库仅含有该生物的部分基因？,答案 由于基因的选择性表达，某种生物的某一细胞中仅有部分基因转录出mRNA，所以由该细胞中的mRNA反转录得到的基因文库仅含该生物的部分基因。,合作探究,2.从cDNA文库获得的基因为什么没有启动子和内含子？,基因中的启动子是基因表达过程中的调控序列，不进行转录形成mRNA。在加工成成熟的mRNA过程中，将内含子的转录部分进行了剪切。所以从cDNA文库获得的基因没有启动子和内含子。,(2)常见方法 从基因文库中获取,利用PCR技术扩增目的基因 a.原理： 。 b.条件： 、DNA模板、 、四种脱氧核苷酸。 c.过程：目的基因DNA受热变性后解链为单链， 与单链相应互补序列结合，然后在 作用下进行延伸，如此重复循环多次。,DNA双链复制,引物,Taq酶,引物,DNA聚合酶,如果基因比较小， 又已知，可借助_ 用化学方法直接人工合成。,核苷酸序列,DNA合成仪,答案,探究一下： (1)PCR过程中需要解旋酶吗？所需要的DNA聚合酶应具有什么特点？ (2)细胞内DNA复制与PCR技术的比较哪些异同？,探究一下：细胞内DNA复制与PCR技术的比较,探究一下： 人工合成目的基因时，需要预先知道目的基因的核苷酸序列。请同学们思考一下：能不能根据测定目的基因产物的氨基酸序列推测出目的基因的核苷酸序列？,答案 能。测定目的基因产物的氨基酸序列，根据密码子表推测mRNA的可能的核糖核苷酸序列，再根据碱基互补配对原则推测出目的基因的脱氧核苷酸序列。,活学活用,1.判断正误： (1)目的基因可以从自然界已有物种中直接分离，也可人工合成( ) (2)目的基因就是指编码蛋白质的基因( ) (3)真核生物的基因中含有内含子，因此常用反转录法获取目的基因( ),答案,2.为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。据图回答下列问题：,据图回答： (1)B过程需要的酶是 。 (2)图中基因组文库 (小于、大于、等于)cDNA文库。 (3)目的基因和除可从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中 和 为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是 。,解析 B过程是以RNA为模板合成DNA的反转录过程，需要的酶是反转录酶；目的基因和除可从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中DNA和cDNA为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是耐高温。,解析答案,反转录酶,大于,DNA,cDNA,耐高温,下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( ) 从基因文库中获取目的基因 利用PCR技术扩增 目的基因 反转录法 通过DNA合成仪利用化学方法人工合成 A. B. C. D.,D,一题多变,解析答案,二、基因表达载体的构建,知识梳理,1.基因表达载体的构建 (1)基因表达载体构建的目的：使目的基因在受体细胞中 ，并且可以遗传给下一代，使目的基因能够 和发挥作用。 (2)基因表达载体的组成,稳定存在,答案,表达,首端,RNA聚合酶,启动子,终止子,标记,转录,尾端,RNA聚合酶,转录,目的基因,(3)基因表达载体的构建过程：,1.基因表达载体的构建相关问题思考 (1)为什么切割目的基因和载体要选用同一种限制性核酸内切酶？,答案 选用同一种限制性核酸内切酶切割会产生相同的黏性末端，可以在DNA连接酶的作用下，将切割的目的基因和载体连接起来。,合作探究,(2)在实际的基因工程操作时往往用两种限制性核酸内切酶分别切割目的基因的两端以及载体，这样做有什么好处？试分析原因。,答案 如果用一种限制性核酸内切酶切割，目的基因两侧的末端以及质粒切口的两个末端都是互补的，因此连接时可能会出现载体与载体、目的基因与目的基因、目的基因与载体三种连接情况，而符合要求的只有载体与目的基因的连接。 如果用两种不同的限制性核酸内切酶进行切割就可以有效避免载体与载体以及目的基因与目的基因的连接，提高连接的有效性。,(3)分析基因表达载体模式图，回答下面问题。,用于构建基因表达载体的质粒为什么必须具有启动子和终止子？启动子和终止子与起始密码子和终止密码子是一回事吗？,答案 导入到受体细胞的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。与起始密码子和终止密码子不是一回事，启动子和终止子都在DNA上，在遗传信息转录时起作用。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，是启动转录的开始，终止子是DNA分子上决定转录停止的一段DNA序列，其组成单位都是脱氧核苷酸。而起始密码子和终止密码子都是mRNA上三个相邻碱基。起始密码子决定翻译的开始，终止密码子决定翻译的停止。,能否将目的基因插入载体的标记基因中？为什么？,答案 不能。标记基因用于鉴定受体细胞是否成功导入目的基因，以便将含目的基因的细胞筛选出来，若有目的基因插入，则标记基因被破坏，无法进一步筛选。,解析答案,1.下列操作不属于基因表达载体构建过程的是( ) A用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端 B用同一种限制酶切割目的基因露出黏性末端 C将切下的目的基因片段插入质粒切口处 D将重组DNA导入受体细胞中 2.下列关于基因表达载体的叙述中，不正确的是( ) A基因表达载体的构建是基因工程的核心 B其上的启动子和终止子都是有特殊结构的DNA片段 C一般用抗生素抗性基因作为标记基因 D虽然基因工程中的受体细胞有所不同，但构建的基因表达载体都是一样的,1.基因工程的基本操作程序： 2.目的基因的获取 (1)从基因文库中获取 (2)利用PCR技术扩增目的基因 (3)人工合成法： 3.基因表达载体的构建 (1)基因表达载体构建的目的 (2)基因表达载体的组成 (3)基因表达载体的构建过程,课后小结：,基因工程的基本操作程序,2.将目的基因导入受体细胞相关问题思考 (1)结合教材P13生物技术资料卡分析，用花粉管通道法导入受体细胞的目的基因是否需要和载体结合？试分析原因。,答案 需要。因为目的基因只有和载体结合成基因表达载体才容易在受体细胞中稳定维持和表达。,(3)基因表达载体的构建过程：一般用同一种 酶分别切割载体和目的基因，再用 酶把两者连接。 2.将目的基因导入受体细胞 (1)转化的含义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内_ 的过程。 (2)转化的方法 导入植物细胞 a. 法:最常用方法。将目的基因导入 和祼子植物。 b. 法：将目的基因导入单子叶植物常用的方法。 c. 法。,限制,答案,DNA连接,维持稳定,和表达,农杆菌转化,双子叶植物,基因枪,花粉管通道,导入动物细胞 a.方法： 技术。 b.常用受体细胞： 。 导入微生物细胞 .方法 a.用 处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为 )。 b.感受态细胞吸收 。 .受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。 .原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、 。,显微注射,答案,受精卵,Ca2,感受态细胞,重组表达载体DNA分子,遗传物质相对较少,(2)在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，为什么一定要将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上？,答案 农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的染色体DNA上。,答案,(3)植物基因工程常用的受体细胞为什么可以是体细胞，而动物基因工程一般只用受精卵？,答案 植物体细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程形成完整植物体，因此受体细胞可以是体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，因此动物基因工程中的受体细胞一般只用受精卵。,(4)为什么微生物细胞适合作为基因工程的受体细胞？,答案 微生物细胞具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少的优点。,3.农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。下图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题：,活学活用,(1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是 ，利用农杆菌自然条件下感染植物的特点，能实现 。具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T-DNA片段，它具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞 上的特点，因此只要将携带外源基因的DNA片段插入到 (部位)即可。,解析 一般农杆菌不能感染的植物是单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物。利用其感染性，可实现目的基因导入植物细胞。真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上的是农杆菌T-DNA片段，因此目的基因必须插入到该部位才能成功。,单子叶植物,解析答案,将目的基因导入植物细胞,染色体的DNA,T-DNA片段(内部),(2)根据T-DNA这一转移特点，推测该DNA片段上可能含有控制 酶合成的基因。,解析 根据T-DNA这一转移特点，可以推测该DNA片段能控制合成DNA连接酶、限制酶以实现与双子叶植物细胞染色体DNA的整合。,DNA连接酶、限制,解析答案,(3)图中c过程中，能促进农杆菌向植物细胞转移的物质是 类化合物。,解析 植物细胞受伤后可产生酚类物质，促进农杆菌向植物细胞转移。,酚,(4)植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还可采取_ (至少写出两种)。,解析 植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还有基因枪法和花粉管通道法等。,基因枪法、花粉管,解析答案,通道法,一题多变,判断正误 (1)获得上述转基因植物的核心步骤是a( ) (2)上题图中过程b可以用Ca2处理细