《生物：1.2《基因工程的基本操作程序》课件001(新人教版选修3)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物：1.2《基因工程的基本操作程序》课件001(新人教版选修3)（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代生物科技专题,1.2 基因工程的基本操 作 程 序,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,什么叫基因？,基因有遗传效应的DNA片段。,什么叫遗传效应？,遗传效应 能转录为mRNA，继而翻译为蛋白质； 能转录为核糖体RNA； 能转录为转运RNA。,基因工程的目的基因从供体转移到受体的基因，主要指编码蛋白质的基因。,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 ,1、人工合成,2、从基因文库中获取,3、利用PCR技术扩增,目的基因的
2、获取,目的基因的来源,从生物中直接获取,人工合成,现代获取方法：,人工合成目的基因,DNA合成仪,基因比较小，核苷酸序列已知,1、反转录法：以目的基因转录成的mRNA为模板，反转录成单链DNA再合成双链DNA。 2、直接合成法：就是以已知蛋白质的氨基酸序列为基础，推出mRNA的核苷酸序列，再推出目的基因序列，然后进行人工合成。,化学方法合成： DNA合成仪,基因文库,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。,某生物体内全部DNA,许多DNA片段,受体菌群体,从基因文库中获取目的基因,基因组文库,某种生物某个时期的mR
3、NA,cDNA,受体菌群体,部分基因文库 （cDNA文库）,cDNA文库与基因组文库的比较,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,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mRNA；基因的表达产物蛋白质来获取目的基因,RNA病毒逆转录的过程,逆转录酶,DNA聚合酶,?,为什么cDNA文库中不含启动子、内含子？,原核细胞的基因结构,编码区,非编码区,非编码区,编码区上游,编码区下游,调控遗传信息的表达 (调控序列),原核细胞的基因结构,启动子 .VS. 起始密码 /终止子
4、 .VS. /终止密码,存在分子：,作用：,DNA(基因),启动/终止转录,mRNA,起始/终止翻译,mRNA中存在启动子/终止子的序列吗？,？,编码区,非编码区,非编码区,外显子 (能编码蛋白质),启动子,内含子 (不能编码蛋白质),真核细胞的基因结构,上游,终止子,下游,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。,(结构基因),逆转录,DNA聚合酶,利 用 PCR技术 扩增目的基因 （多聚酶链式反应）,1、是由穆里斯等人于1988年发明的，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖。 2、是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
5、通过这一技术，可以在短时间内大量扩增目的基因。,利 用 PCR技术 扩增目的基因,原理：前提：原料：过程：,利用DNA双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不断地加以复制，使其数量呈指数方式增加。,要有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。,dNTP,dCTP 三磷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 dATP 三磷酸腺嘌呤脱氧核苷酸 dGTP 三磷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸 dTTP 三磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸,5,3,DNA复制的条件：模板DNA、脱氧核苷酸、解旋酶、引物酶、DNA聚合酶、DNA连接酶,PCR技术,核酸的基本单位核苷酸,核苷酸的衍生物,NDP 、 NTP dNDP 、 dNTP,5,3,
6、DNA复制的条件：模板DNA、（dNTP）、解旋酶、引物酶、DNA聚合酶、DNA连接酶,引物,高温变性,中温延伸,低温复性,PCR,加热变性,退火复性,延伸,PCR循环,PCR技术,PCR反应体系中目的基因成指数(2n)形式扩增,?,1个DNA分子进行PCR扩增,循环4次，理论上至少需要几个引物？,（30）,细胞内复制 .VS. PCR扩增,DNA母链,4种 dNTP,Taq DNA聚合酶,引物,温度控制,1）模板： 2）原料： 3）酶：,DNA母链,4种 dNTP,解旋酶 DNA聚合酶 引物酶 DNA连接酶,DNA增殖,4）特点:,半保留复制 边解旋边复制,(不用DNA连接酶),半保留复制,
7、全解旋再复制,PCR扩增仪,？,1、基因表达载体包括哪些必需组分？ 2、将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法分别有哪些？ 3、目的基因的检测有哪些方法？,基因表达载体的构建-核心,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。,基因表达载体的模式图,抗生素抗性基因,组成：基因表达除含有目的基因外，还需要以下元件：,启动子 终止子 标记基因,将目的基因导入受体细胞, 转化,农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 显微注射技术 Ca2+处理法,受体细胞,植物细胞,动物细胞,微生物细胞,植物肿瘤,DNA,DNA,农杆菌转化法,适用于 双子叶植物
8、裸子植物,DNA,适用于 单子叶植物,基因枪法,又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法，常用的金属颗粒有钨粉粒子和金粉粒子.,胚珠,花药,花丝,柱头,花柱,子房壁,子房,雄蕊,雌蕊,花粉管通道法,适用于 被子植物,我国科学家独创，在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的。,种子植物,裸子植物,被子植物,双子叶植物,单子叶植物,: 松、柏、杉,:花生、大豆、棉花,: 水稻、小麦、玉米,双子叶植物
9、网状脉,单子叶植物平行脉,显微注射技术,是转基因动物中采用最多、最为有效的方法。基本操作程序是： 1、将含有目的基因的表达载体提纯，并使DNA浓度保持在1-3g/ml； 2、从雌性动物体内取出卵（卵可以在体内受精，也可以在体外受精），采用显微注射仪进行显微注射； 3、再将注射了目的基因的受精卵，经胚胎早期培养一段时间后，再移植到雌性动物的输卵管或子宫内，使其发育成为具有新性状的动物。,将目的基因导入微生物细胞,由于原核生物具有一些其它生物所没有的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等，因此、早期的基因工程操作都以原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌应用最为广泛。大肠杆菌细胞最常用的转化方
10、法是： 1、制备感受态细胞：Ca2+处理增大细胞壁的通透性，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态； 2、完成转化：将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。,目的基因的表达和检测,抗虫或抗病的接种实验,抗原抗体杂交法,DNA-RNA分子杂交技术,DNA分子杂交技术,检测基因工程是否成功,DNA分子杂交,基因探针：是一段带有检测标记，且序列已知的，与目的基因互补的核酸序列。 基因探针通过分子杂交与目的基因结合，产生杂交信号，能从浩翰的基因组中把目的基因显示出来。,基因工程的基本操作程序,目的基因的获取基因工程的第
11、一步,基因表达载体的构建基因工程的核心,将目的基因导入受体细胞基因工程的第三步,目的基因的检测与鉴定检查基因工程是否成功,1、从基因文库中获取目的基因 2、利用PCR技术扩增目的基因 3、人工合成,目的基因 + 启动子 + 终止子 + 标记基因,农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法、显微注射法、Ca2+处理法,检测：DNA分子杂交技术、DNA-RNA分子杂交技术、抗原抗体杂交技术,鉴定：个体水平,巩固练习: 1.人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗生素抗性基因,该抗性基因的主要作用是 ( ) A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B.有利于对目的基因是否导入进行检测 C.增加质粒分子的分子量
12、 D.便于与外源基因连接 2.在遗传工程技术中,限制性内切酶主要用于 ( ) A.目的基因的提取和导入 B.目的基因的提取和检测 C.目的基因与载体的结合和导入 D.目的基因的提取与载体结合,B,D,3.在遗传工程技术中,下列何种目的基因一般以直接分离的方法获得 ( ) A.人的胰岛素基因 B.蚕的蚕丝蛋白基因 C.芽孢杆菌的抗虫基因 D.菜豆储藏蛋白基因4.1976年,美国的科学家首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌,并获得了表达,此文中的表达是指该基因在大肠杆菌 ( ) A.能进行DNA复制 B.能传递给细菌后代 C.能合成生长抑制素释放因子 D.能合成人的生长素,C,C,5.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的,在基因操作的基本步骤中,不进行减基互补配对的步骤是 ( ) A.人工合成目的基因 B.目的基因与载体结合 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达,C,？,1、获取目的基因的方法有哪些？ 2、什么叫基因文库，它包括哪些种类？ 3、用PCR技术扩增基因需要哪些原料？,
