生物《基因工程的基本操作程序》课件新人教版选

1.2基因工程的基本操作程序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。一、目的基因的获取(一)、目的基因主要是______________________编码蛋白质的结构基因请举出三个以上的例子（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、人工合成请阅读P9第一和二两段一、目的基因的获取（一）从基因文库中直接获取1.基因文库：概念见P92.基因文库的分类:按外源DNA片段的来源分类种类基因组DNA文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，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：见课本P9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之一（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聚合酶反转录法：cDNA的合成流程图解5.基因文库的构建方法之基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较概念：PCR全称为_______________，是一项在生物____复制___________的核酸合成技术聚合酶链式反应体外特定DNA片段原理：DNA复制2、利用PCR技术扩增目的基因四种脱氧核苷酸(dNTP)

一对引物：热稳定DNA聚合酶(Taq酶）模板DNA(需含有目的基因)

Mg2+(激活剂)条件：缓冲溶液一对寡核苷酸序列：与目的基因的起始段互补一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物前提：

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）重复循环预变性（增加DNA变性的概率）2、具具体过过程PCR(多多聚酶酶链式式反应应)①概概念：：PCR全称称为_______________，是是一项项在生物物____复制制___________的的核酸酸合成成技术术③条件件：_______________________、_______________、___________、、___________.等等②原理理：__________④方式式：以以_____方方式扩扩增，，即____（（n为为扩增增循环的次次数））⑤结果：：聚合酶酶链式式反应应体外特定DNA片段段DNA复制制四种脱脱氧核核苷酸酸一对引引物DNA聚合合酶指数2n使目的的基因因的片片段在在短时时间内内成百百万倍倍地扩扩增要有一一段已已知目目的基基因的的核苷苷酸序序列（（前提提条件件）⑥过程：：a、DNA变性性（90℃-95℃））：双双链DNA模板板在热作作用下下，_____断裂裂，形形成___________b、退退火（复性55℃℃-65℃℃）：：系统统温度度降低低，引引物物与与DNA模模板结结合，，形成成局部部________。c、延延伸（70℃-75℃））：在在Taq酶酶的作作用下下，合成与与模板板互补补的________。。氢键单链DNA双链DNA链PCR技术扩扩增与与DNA复复制的的比较较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互补配配对四种脱脱氧核核苷酸酸模板、、能量量、酶酶DNA在高高温下下变性性解旋旋解旋酶酶催化化体外复复制细胞核核内热稳定定的DNA聚合合酶细胞内内的DNA聚合合酶大量的的DNA片片段形成整整个DNA分子子目的基基因的的mRNA单链DNA(cDNA）双链DNA(即目目的基基因)反转录录合成1）反反转录录法：：以目的的基因因转录录成的的信使使RNA为为模板板，反反转录录成互互补的的单链链DNA，，然后后在酶酶的作作用下下合成成双链链DNA，，从而而获得得所需需的基基因。。蛋白质质的氨氨基酸酸序列列mRNA的的核苷苷酸序序列结构基基因的的核苷苷酸序序列目的基基因推测推测化学合合成2）根根据已已知的的氨基基酸序序列合合成DNA法：：3、人人工合合成的的目的的基因因二、基基因表表达载载体的的构建建——基基因工工程的的核心心1、目目的：：所需物物质：：使目的的基因因在受受体细细胞中中稳定定存在在，并并且可可以遗遗传给给下一一代，，同时时使目目的基基因能能够表表达和和发挥挥作用用。它们各各自的的作用用是什什么?2、基基因表表达载载体的的组成成：复制原原点+目的的基因因+启启动子子+终终止子子+标标记基基因它们各各自的的作用用是什什么?启动子子：位于基基因的的首端端的一一段特特殊的的DNA片片断，，它是是RNA聚聚合酶酶识别别和结结合的的部位位，有有了它它才能能驱动基基因转转录出出mRNA，最最终获获得蛋蛋白质质终止子子：位于基基因的的尾端端的一一段特特殊的的DNA片片断，，能终止止mRNA的转转录标记基基因的作用用是为了鉴别受体细细胞中中是否否含有有目的的基因因，从从而将将有目目的基基因的的细胞胞筛选选出来来①载体与表达载载体的区别别：二二者都都有标标记基基因和和复制制原点点两部部分DNA片段段。表表达载载体在在载体体基础础上增增加了了目的基基因、、启动动子、、终止止子三部分分结构构②用到的的工具具酶：：既用到到限制制酶切切割载载体，，又用用到DNA连接接酶将将目的的基因因和载载体拼拼接，，两种种酶作作用的的化学学键都都是磷磷酸二二酯键键③启动子子、终终止子子对于目目的基基因表表达必必不可可少④目的基基因不不能单单独进进入受受体细细胞，，必需以以表达达载体体的方方式携携带进进去。。注意三、将将目的的基因因导入入受体体细胞胞（一））转化化：（二））方法法将目的的基因因导入入植物细细胞将目的的基因因导入入动物细细胞将目的的基因因导入入微生物物细胞胞农杆菌菌转化化法基因枪枪法花粉管管通道道法——显显微注注射法法——感感受态态细胞胞目的基基因进进入_________内，，并且且在受受体细细胞内内维持持_____和和_____的的过程程受体细细胞稳定表达1、将将目的的基因因导入入植物物细胞胞的方方法：：（1））农杆菌菌转化化法①农杆菌菌特点点：易感染染双子子叶植植物和和裸子子植物物，对对大多多数单单子叶叶植物物没有有感染染能力力②原理理：Ti质质粒上上的T---DNA可以以转移移到受受体细细胞，，并整整合到到受体体细胞胞染色色体的的DNA上上。③过程程：④优点点（2））基因枪枪法（3））花粉管管通道道法2、将将目的的基因因导入入动物物细胞胞①方法：：显微微注射射法②程序：：目的基基因表表达载载体提提纯取取卵（（受精精卵））显显微注注射受受精卵卵新新性状状动物物3、将将目的的基因因导入入微生生物细细胞①原核生生物特特点：：繁殖殖快、、单细细胞、、遗传传物质质少②方法：：用Ca2+处理细细胞感感受态态细胞胞表表达达载体体与感感受态态细胞胞混合合感感受受态细细胞吸吸收DNA分子子四、目目的基基因的的检测测与鉴鉴定——检检查是是否成成功（一））、检检测1、检检测转转基因因生物物染色色体的的DNA上上是否否插入入了目目的基基因(关键键步骤骤)①.首先取出出转基因生物物的基因组DNA②.用含目的的基因的DNA片段用放放射性同位素素等作标记,以此做探针针③.使探针和和转基因生物物的基因组杂杂交,若显示示出杂交带,表明染色体体已插入染色色体DNA中中（1）方法:DNA分子杂杂交（2）过程:归纳步骤DNA分子杂杂交示意图采用一定的技技术手段，将将两种生物的的DNA分子子的单链放在在一起，如果果这两个单链链具有互补的的碱基序列，，那么，互补补的碱基序列列就会结合在在一起，形成成杂合双链区区；在没有互互补碱基序列列的部位，仍仍然是两条游游离的单链。。P15思考与探究（二）、鉴定定（个体生物物学水平）2、检测目的的基因是否转转录出了mRNA3、检测目的的基因是否翻翻译成蛋白质质抗虫鉴定、抗抗病鉴定、活活性鉴定等①方法:分子杂交交方法:抗原抗体杂交交②过程:用上述探针和和转基因生物物的mRNA杂交,若出出现杂交带,表明目的基基因转录出了了mRNA归纳步骤(四)目的基基因的检测与与鉴定——检查是否否成功检测—鉴定——①检测转基因因生物染色体体的DNA上是否插入了了目的基因②检测目的基基因是否转录录出了mRNA③检测目的基基因是否翻译译成蛋白质抗虫鉴定、抗抗病鉴定、活活性鉴定等方法——方法——方法——DNA分子杂杂交分子杂交（注注意与上不同同之处）抗原抗体杂交交归纳:基因因工程的基本本操作程序获取目的基因因从基因文库利用PCR化学方法人工工合成构建基因表达达载体目的基因、启启动子、终止止子、标记基基因将目的基因导导入受体细胞胞农杆菌转化法法、显微注射射法目的基因的检检测与鉴定检测：是否插插入、转录、、翻译鉴定：练习1：(2008理综综山东卷)为为扩大可耕地地面积，增加加粮食产量，，黄河三角洲洲等盐碱地的的开发利用备备受关注。我我国科学家应应用耐盐基因因培育出了耐耐盐水稻新品品系。（1）获得耐耐盐基因后，，构建重组DNA分子所所用的限制性性内切酶作用用于图中的处，DNA连连接酶作用于于处。（填“a”或“b””）aa练习1：(2008理综综山东卷)为为扩大可耕地地面积，增加加粮食产量，，黄河三角洲洲等盐碱地的的开发利用备备受关注。我我国科学家应应用耐盐基因因培育出了耐耐盐水稻新品品系。（2）将重组组DNA分子子导入水稻受受体细胞的常常用方法有农农杆菌转化法法和法。（3）由导入入目的基因的的水稻细胞培培养成植株需需要利用技术，该技术术的核心是和。（4）为了确确定耐盐转基基因水稻是否否培育成功，，既要用放射射性同位素标标记的作探针进行分分子杂交检测测，又要用方法从个体水水平鉴定水稻稻植株的耐盐盐性。基因枪法（花花粉管通道法法）植物组织培养养脱分化和再分分化耐盐基因一定浓度盐水水浇灌1）以下说法法正确的是（（））A、所有的限限制酶只能识识别一种特定定的核苷酸序序列B、质粒是基基因工程中唯唯一的运载体体C、运载体必必须具备的条条件之一是：：具有多个限限制酶切点，，以便与外源源基因连接D、基因控制制的性状都能能在后代表现现出来C练习2）不属于质质粒被选为基基因运载体的的理由是A、能复制（（））B、有多个限限制酶切点C、具有标记记基因D、它是环状状DNAD练习3）有关基因因工程的叙述述中，错误的的是（））A、DNA连连接酶将黏性性末端的碱基基对连接起来来B、限制性性内切酶用于于目的基因的的获得C、目的基因因须由运载体体导入受体细细胞D、人工合合成目的基因因不用限制性性内切酶A练习4）有关基因因工程的叙述述正确的是（（））A、限制酶只只在获得目的的基因时才用用B、重组质粒粒的形成在细细胞内完成C、质粒都可可作为运载体体D、蛋白质的的结构可为合合成目的基因因提供资料D练习5）基因工程程是在DNA分子水平上上进行设计施施工的。在基基因操作的基基本步骤中，，不进行碱基基互补配对的的步骤是（（））A、人工合成成目的基因B、目的基因因与运载体结结合C、将目的基基因导入受体体细胞D、目的基因因的检测和表表达C练习知识点一：1.原核细胞的基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聚合合酶结合位点点启动子终止子启动子：位于基因首端端一段能与RNA聚合酶酶结合并能起起始mRNA合成的序列列。没有启动动子，基因就就不能转录。。终止子：位于基因的尾尾端的一段特特殊的DNA片断，它能能阻碍RNA聚合酶的移移动，并使其其从DNA模模板链上脱离离下来，使转转录终止。RNA聚合酶酶:能够识别启动动子上的结合合位点并与其其结合的一种种蛋白质.(以模板转转录然后脱落落)①不能转录为为