《2018-2019学年高中生物 专题1 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中生物 专题1 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修3（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成才之路 生物,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修3,基因工程,专题一,第二节 基因工程的基本操作程序,专题一,1了解目的基因获取的常见方法。 2理解基因表达载体的构建是基因工程的核心。(重、难点) 3掌握将目的基因导入受体细胞的方法。(重点) 4理解目的基因的检测与鉴定。,基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：_、_、_、_。 一、目的基因的获取 1从基因文库中获取目的基因：将含有某种生物_的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的_，称为基因文库。基因文库可大可小，如果它包含了一种生物所有的基因，就叫_；如果它只包含一种生物的一部分基因，就叫_，如_
2、。,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,目的基因的检测与鉴定,不同基因,不同基因,基因组文库,部分基因文库,cDNA文库,2从基因文库中获取目的基因的具体方法：可根据基因的_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以及基因翻译产物_等特性来获取目的基因。 3利用PCR技术扩增目的基因：PCR技术是一项在生物体外_特定DNA片段的核酸合成技术。 (1)原理：利用_原理，将基因的核苷酸序列不断加以复制，使其呈指数方式增加。指数扩增约为2n(n为扩增循环的次数)。,核苷酸,蛋白质,复制,DNA双链复制,(2)条件：已知目的基因的一段_序列、_、_、_。
3、(3)过程：目的基因DNA受热变性后解链为_，与引物结合，然后在_的作用下进行延伸形成DNA。 4人工合成法：_比较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。,核苷酸,引物,模板DNA,DNA聚合酶,单链,DNA聚合酶,基因,是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用,结构基因,启动子,DNA片段,RNA聚合酶,蛋白质,为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来,抗生素抗性基因,农杆菌转化法,Ti质粒的TDNA,表达,基因枪法,花粉管通道法,显微注射技术,繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等,钙离子,重组表达载体,DNA分子,目
4、的基因,DNA分子杂交技术,转录出mRNA,mRNA与DNA杂交技术,翻译成蛋白质,抗原抗体杂交法,思维激活 1为什么要用同一种限制酶切割质粒和含目的基因的DNA分子？ 2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？ 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 1目的是产生相同的黏性末端，便于两者完全拼接。 2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。 3植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，
5、因此动物基因工程中的受体细胞一般只用受精卵。,一、目的基因的获取 目的基因的获取概括地说主要有两条途径： 可以从自然界中已有的物种中分离出来 可以用人工的方法合成,1从基因文库中获取目的基因： 基因文库的构建实际上就遵循基因工程的基本操作程序。做法是：将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的限制性核酸内切酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段，然后，将这些DNA片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都包含了一段不同的DNA片段。也就是说，这个群体包含了这种生物的所有基因，构成了这种生物的基因组文库。如果用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA(也
6、叫cDNA)片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，那么，这个受体菌群体就叫做这种生物的cDNA文库。cDNA文库与基因文库的区别可具体参阅教材中的“生物技术资料卡”。,2利用PCR技术扩增目的基因： PCR技术是利用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。利用PCR技术获取目的基因的前提，是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。扩增的过程是：目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下进行延伸，如此重复循环多次。上述过程可以在PCR扩增仪中自动完成。,3人工合成目的基因： 人工合成目的基
7、因的方法主要有两种。 (1)反转录法：主要用于相对分子质量较大而又不知其序列的基因，它是以目的基因的mRNA为模板，借助反转录酶合成碱基互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA。 (2)化学合成法：即依照某一蛋白质的氨基酸序列，通过密码子推算出其基因序列，然后直接合成目的基因。 知识贴士：由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达，因此，在获取真核细胞中的目的基因时，一般是用人工合成目的基因的方法。,目的基因的分离是基因工程研究中的主要方面和操作关键。下面甲、乙图表示从真核生物细胞中获取目的基因的两种方法，请回答下列问题。,导学号 65500499
8、,(1)在甲图中，a过程是在_酶的作用下完成的。如果用该类酶中的一种，不一定能获取目的基因，其原因是_。 (2)在乙图中，c过程在遗传学上称为_，d过程称为_，d过程需以mRNA为模板，_为原料，还需要的条件是ATP、_、DNA聚合酶等。 (3)除了上述两种方法可以获取目的基因外，请你再写出一种方法：_。,解析 获取目的基因的方法较多，甲是通过限制酶获取目的基因，但由于切割位点可能在基因内部，故可能得不到想要的目的基因；乙是通过信使RNA逆转录形成DNA(目的基因)的过程；此外，还可通过蛋白质中氨基酸的排列顺序推测基因的脱氧核苷酸序列，再进行化学合成。 答案 (1)限制性核酸内切 一种限制性核
9、酸内切酶只能对特定的碱基序列进行切割，此序列若在目的基因内部，则不能得到目的基因 (2)转录 逆转录 脱氧核苷酸 逆转录酶 (3)根据已知蛋白质中的氨基酸序列，可以推知基因的脱氧核苷酸序列，再进行化学合成,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 答案 D,导学号 65500020,解析 PCR利用的是DNA双链复制原理。即将双链DNA之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。反转录法则是以目的基因转录成的信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下，先反转录形成互补的单
10、链DNA，再合成双链的DNA。则均不需要模板。,二、基因表达载体的构建 基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。 1构建目的：其目的是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。,2表达载体的组成：启动子目的基因终止子标记基因。 (1)目的基因 外源DNA分子的有效片段。 (2)启动子 一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶的识别和结合部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。,(3)终止子 位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段。终止子相当于一盏红色信号灯，使转录到此终止。
11、(4)标记基因 鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因。,3目的基因与载体的结合： 将目的基因与载体结合的过程，实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒为载体，将目的基因与质粒结合的步骤是： (1)用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有黏性末端的切口。 (2)用同种限制酶切断目的基因，产生相同的黏性末端。 (3)将切下的基因片段，插入到质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。,4差异性：由于受体细胞有动物、植物、微生物之分，加之目的基因导入受体细胞的方法不同，所以表达载体的构建也会有差异性。
12、知识贴士：生物之间进行基因交流，需使用启动子和终止子才能比较有利于基因的表达。如通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体生物中，此目的基因无法进行转录。 目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记。 为了增强目的基因的表达水平，往往还要增加一些其他调控元件，如增强子等。,有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的什么部位，往往要加上可以标记存在部位的基因(或做成目的基因与标记基因的融合基因)，如绿色荧光蛋白基因等。,下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切点。请回答下列问题：,导学号 65500500,(1)一个图1所示的质粒分子经S
13、ma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。 (3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是_。 (4)与只使用EcoR相比较，使用BamH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。 (5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。,解析 (1)切割前质粒为环状，不含游离的磷酸基团。切割后质粒成了一个链状的双链DNA分子，含两个游离的磷酸基团。(2)因为Sma识别序列中均为GC碱基对，G、C之间含三个氢键
14、，热稳定性高。(3)据题图可知，Sma既会破坏标记基因，也会破坏目的基因。(4)若用同种限制性内切酶切割质粒和外源DNA中的目的基因，因为两端的黏性末端能够互补配对，会出现自身环化的情况。而用两种限制性内切酶切割，因为两端形成的黏性末端不能够互补配对，不会出现自身环化。(5)DNA连接酶可以连接具有能够互补配对黏性末端的DNA片段。(6)标记基因可以鉴别受体细胞是否含有目的基因。,答案 (1)0、2 (2)高 (3)Sma会破坏质粒的抗生素抗性基因、外源DNA中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (5)DNA连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞,(2015聊城检测)
15、下列关于基因表达载体的构建描述错误的是( ) A基因表达载体的构建是基因工程的核心 B基因表达载体的构建包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分 C目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因 D构建的基因表达载体都是相同的 答案 D,导学号 65500021,解析 基因表达载体的构建是基因工程的第二步，也是基因工程的核心；一个基因表达载体的组成除目的基因外还必须具有启动子、终止子、标记基因等部分；目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因；由于受体细胞不同，基因表达载体的构建也会有差别，不可能都是相同的。,三、将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。目的基因进入受体细胞内，并且
