新教材高中生物选择性必修3课件2：3 2 1 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建(人教版)

第2节第1课时目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建基因工程的基本操作程序目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞第一步第二步第三步第四步目的基因的检测与鉴定目的基因的筛选与获取第一步一、目的基因1.概念：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。2.实例：与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。（Bt基因：转基因抗虫棉）主要指的是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。基因结构：原核细胞的基因结构真核细胞的基因结构补充知识：基因结构：编码区：编码蛋白质的合成非编码区非编码区启动子：RNA聚合酶的识别和结合位点开始转录编码区原核生物基因终止子：终止转录非编码区：组成：编码区上游与编码区下游功能：不能编码蛋白质，调控遗传信息的表达启动子：RNA聚合酶结合位点转录起始的信号终止子：终止RNA的合成加工转录mRNA前体成熟mRNA真核细胞的基因非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点外显子内含子12345启动子终止子编码区：非编码区：外显子：内含子：能编码蛋白质的序列不能编码蛋白质的序列不编码蛋白质,能调控遗传信息表达原核细胞与真核细胞的基因结构比较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1、非编码序列：包括非编码区和内含子2、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注意思考（一）从基因文库中获取；（二）人工合成（三）利用PCR技术获取和扩增；二、筛选合适的目的基因三、目的基因获取方法（一）从基因文库中获取目的基因

将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入到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。基因组文库部分基因文库（包含一种生物的所有基因）（cDNA文库）（包含一种生物的一部分基因）三、目的基因获取方法1基因文库概念2基因文库类型提取某种生物的全部DNA多个一定大小的DNA片段将DNA片段与载体连接，导入受体菌中储存用适当的限制酶切割基因组文库构建3基因组文库的构建某种生物的单链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文库逆转录酶催化DNA聚合酶催化部分基因文库（如cDNA文库）构建构建某生物体内全部DNA许多DNA片段受体菌群体限制酶与运载体连接导入基因组文库某种生物某个时期的mRNAcDNA反转录受体菌群体与运载体连接导入部分基因文库（cDNA文库）

基因文库的构建过程文库类型cDNA文库基因组文库文库大小基因中启动子基因中内含子基因多少物种间基因交流小大无有无有某种生物的部分基因某种生物的全部基因可以部分基因可以4基因组文库和部分基因文库的比较PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。DNA复制所需的基本条件参与的组分在DNA复制中的作用解旋酶（体外用高温代替）打开DNA双链DNA两条母链提供DNA复制的模板4种脱氧核苷酸合成DNA子链的原料DNA聚合酶催化合成DNA子链与两条母链结合的2种引物使DNA聚合酶能够从引物3′端开始连接脱氧核苷酸以指数方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）2n（二）利用PCR获取和扩增目的基因1概念2条件3扩增方式：4扩增过程：4扩增过程：PCR扩增的计算：（1）若开始只有一个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为

个。（2）若开始有N0个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为

个。2nN0∙2nDNA复制PCR技术场所解旋方式酶PCR技术扩增与DNA复制的比较高温解旋酶体外复制主要在细胞核内热稳定的DNA聚合酶细胞内的DNA聚合酶DNA模板，四种脱氧核苷酸，分别与两条模板链相结合的两种引物，耐高温的DNA聚合酶3)PCR和细胞内复制的不同点PCR过程需要的引物不是RNA，而是人工合成的DNA单链，其长度通常为20－30个脱氧核苷酸1）DNA聚合酶特性不能从头合成DNA，只有当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶才能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸2)缓冲液需要为PCR反应提供的物质5关于PCR的几点说明：PCR技术DNA复制相同点原则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内（主要在细胞核内）耐高温的DNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶大量的DNA片段形成整个DNA分子6PCR技术与DNA复制过程比较关于公司Clickheretoaddtotitle基因表达载体的构建第二步一、基因表达载体的目的1、使目的基因在受体细胞中稳定存在，且可以遗传给下一代；2、使目的基因能够表达和发挥作用。a、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因e、复制原点二、基因表达载体的组成三、基因表达载体有关概念位于基因首端的一段特殊的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。1、启动子：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。终止子是位于基因尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录。2、终止子：3、标记基因：基因表达载体自我复制起始的一段序列。4、复制原点：载体≠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目的基因、启动子、终止子三部分结构。启动子终止子起始密码子终止密码子位置作用DNAmRNA转录翻译载体（质粒）DNA分子（含目的基因）限制酶处理带有黏性末端切口带有相同黏性末端的目的基因片段DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种四、基因表达载体构建过程〘思考〙用DNA连接酶处理后会出现几种产物？如何避免质粒的自我环化和目的基因反向连接的问题？质粒目的基因将同一种限制酶切割获得的目的基因和