《2018-2019学年高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序1.2.1目的基因的获取和基因表达载体的构建课件新人教版选修3 .ppt》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1.2基因工程的基本操作程序1.2.1目的基因的获取和基因表达载体的构建课件新人教版选修3 .ppt（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.2.1目的基因的获取和基因表达载体的构建专题11.2基因工程的基本操作程序学习目标学习目标1.说出基因工程的基本操作程序。2.理解获取目的基因的途径。3.说出基因表达载体的构建的目的与组成。课堂导入课堂导入方式一方式一抑制疾病传播的转基因蚊子巴西等拉美国家深受致倦库蚊的危害。致倦库蚊可携带多种病毒和寄生虫，能够传播脑炎、丝虫等传染病，而这些传染病常年在拉美国家肆虐。为了抑制疾病的传播，巴西科学家培育出了一种转基因雄性致倦库蚊。科学家在雄性致倦库蚊体内植入一种特殊基因，当具该基因的转基因雄蚊与野生雌蚊交配时，这种基因可以进入雌蚊的基因组，并使雌蚊死亡，从而减少了该种蚊子的数量，达到抑制疾病传
2、播的目的。怎样才能最终得到转基因雄蚊呢？让我们一起来学习基因工程的基本操作程序吧！方式二方式二师：出示我国有知识产权的转基因抗虫棉的培育图解：问：转基因抗虫棉的培育需要哪些步骤？学生看图并回答：首先要获得目的基因，其次将目的基因连接到Ti质粒上，然后将重组的Ti质粒导入受体细胞，最后要重建转基因植物。根据学生回答补充：还需检测抗虫基因是否已经进入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲。新知导学达标检测内容索引新知导学1.基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序(1)的获取。(2)的构建。(3)将目的基因导入。(4)目的基因的。2.目的基因的获取目的基因的获取(1)目的基因：主要是指的基因，也
3、可以是一些具有_的因子。一、目的基因的获取目的基因基因表达载体受体细胞检测与鉴定编码蛋白质调控作用(2)常见方法从基因文库中获取a.基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入_中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。受体菌的群体b.种类基因组文库：包含一种生物基因部分基因文库：包含一种生物的基因所有的一部分c.提取依据：、基因的功能、基因的转录产物mRNA，以及等特性。基因的核苷酸序列基因在染色体上的位置基因的表达产物蛋白质利用PCR技术扩增目的基因a.PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。b.目的：短时间内大量扩增目的基因。c.原理
4、：。d.前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列。e.过程第一步：加热至9095，；第二步：冷却至，引物结合到互补DNA链；DNA双链复制DNA解链为单链5560第三步：加热至7075，热稳定(Taq酶)从引物起始进行互补链的合成。如此重复循环多次。f.结果：每一次循环后，目的基因的量可以，即成指数形式扩增(约为2n，n为扩增循环的次数)。化学方法直接人工合成a.条件：基因比较小，又已知。b.方法：借助用化学方法直接人工合成。DNA聚合酶增加一倍核苷酸序列DNA合成仪1.PCR技术与细胞内技术与细胞内DNA复制的比较复制的比较归纳总结归纳总结比较项目细胞内DNA复制PCR技术区别解旋方式解旋酶催化
5、DNA在高温下变性解旋场所主要在细胞核内细胞外酶解旋酶、DNA聚合酶热稳定DNA聚合酶温度细胞内温和条件控制温度，需在不同温度下进行结果合成整个DNA分子扩增特定的DNA片段或基因联系(1)模板：均需要脱氧核苷酸双链作为模板(2)原料：均为四种脱氧核苷酸(3)酶：均需DNA聚合酶(4)引物：都需要引物，使DNA聚合酶从引物开始进行互补链的合成2.获取目的基因的方法比较获取目的基因的方法比较方法从基因文库获取PCR技术扩增化学方法直接人工合成基因组文库部分基因文库(如cDNA文库)过程供体细胞中的DNA限制酶许多DNA片段 连接表达载体 导入受体菌群 外源DNA扩增，产生特定性状分离目的基因目的
6、基因的mRNA反转录单链DNA合成双链DNA插入载体导入受体菌群(cDNA文库)分离目的基因目的基因DNA 高温解链单链DNA 与引物结合、DNA聚合酶大量目的基因蛋白质的氨基酸序列推测mRNA的核苷酸序列推测基因的核苷酸序列 化学合成目的基因优点操作简单专一性强可在短时间内大量扩增目的基因专一性强，可产生自然界中不存在的新基因缺点工作量大、盲目性大、专一性差操作过程较繁琐，技术要求高需要严格控制温度，技术要求高适用范围小3.获取目的基因的方法选择获取目的基因的方法选择(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中获取目的基因。
7、(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法直接人工合成。(3)如果知道要扩增的目的基因及两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，可以通过PCR技术扩增目的基因。例例1以下为形成cDNA(图中的单链DNA)过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是A.催化过程的酶是RNA聚合酶B.过程发生的变化是引物与单链DNA结合C.催化过程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高温D.如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40%答案解析例例2(2017湖南长沙一中期末考试)下列有关获取目的基因的方法，叙述
8、错误的是A.从基因文库中直接获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性B.由于真核细胞的基因中含有不表达的DNA片段，所以一般使用人工合成的方法获取真核细胞中的目的基因C.如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以利用化学方法直接人工合成D.PCR技术的原理是DNA复制，需DNA连接酶催化DNA合成答案解析1.基因表达载体构建的目的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。2.基因表达载体的组成基因表达载体的组成二、基因表达载体的构建稳定存在表达发挥作用启动子首端RNA聚合酶转录终止子尾端RNA聚合酶转录标记目的基因3.基因表达载体的
9、构建过程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(如图)。DNA连接限制1.启动子和起始密码子、终止子和终止密码子的区别启动子和起始密码子、终止子和终止密码子的区别归纳总结归纳总结启动子终止子起始密码子终止密码子化学成分DNA片段DNA片段mRNA上三个相邻碱基mRNA上三个相邻碱基位置目的基因首端目的基因尾端mRNA首端mRNA尾端作用RNA聚合酶识别和结合的部分，驱动基因转录出mRNA决定转录的结束翻译的起始信号决定翻译过程的结束2.构建基因表达载体时限制酶的选择原因分析构建基因表达载体时限制酶的选择原因分析(1)选用同一种限制酶切割目的基因和载体的原因
10、：选用同一种限制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。(2)基因工程操作时往往用两种限制酶分别切割目的基因的两端以及载体的原因：如果用一种限制酶切割，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。例例3(2017河南南阳一中月考)在基因工程的操作过程中，获得重组质粒不需要DNA连接酶限制性核酸内切酶RNA聚合酶具有标记基因的
11、质粒目的基因四种脱氧核苷酸A.B.C.D.答案解析A.图示过程是基因工程的核心步骤B.表达载体构建时需要用到限制酶SmaC.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来D.除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构例例4如图是利用基因工程技术培育转基因植物生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst、Sma、EcoR、Apa为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是答案解析学习小结基因工程的基本操作程序目的基因的获取目的基因基因文库文库文库(cDNA文库)方法从中获取PCR技术扩增_基因表达载体的构建目的组成构建过程将目的基因导入受体细胞目的基因的_检测与鉴定基因组部分基因基
12、因文库人工合成达标检测1.基因工程的核心是A.目的基因的获取B.基因表达载体的构建C.将目的基因导入受体细胞D.目的基因的检测与鉴定12345答案解解析析目的基因构建表达载体后才能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，使目的基因能发挥作用，只有构建表达载体后，才能根据载体上的标记基因鉴别目的基因是否导入了受体细胞，从而筛选出含目的基因的受体细胞，避免进行盲目的无效工作。解析2.如图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。下列相关叙述中正确的是A.三种方法都需要酶并均在体外进行B.碱基对的排列顺序均相同C.三种方法均属于人工合成法D.方法a不遵循中心法则答案解析1234
13、5123453.如图为基因表达载体的模式图，若结构X是表达载体所必需的，则X最可能是答案A.氨苄青霉素抗性基因B.启动子C.限制酶D.DNA连接酶解析解析启动子是该表达载体所必需的，功能是启动插入基因的转录过程。解析123454.下列有关抗虫基因表达载体的叙述，正确的是A.切割含抗虫基因的DNA片段和载体必须用同一种限制酶B.抗虫基因表达载体中要有启动子和终止密码子C.抗虫基因表达载体必须具备标记基因，其作用是筛选含有目的基因的受体细胞D.抗虫基因的表达启动于复制原点答案解析123455.重叠延伸PCR技术是一种通过寡聚核苷酸链之间重叠的部分互相搭桥、互为模板，通过多次PCR扩增，从而获得目的
14、基因的方法。该技术在扩增较长片段的DNA、不同来源的DNA片段拼接、基因的定点诱变等方面具有广泛的应用前景。如图是利用重叠延伸PCR技术扩增某目的基因的过程。其主要设计思路是用具有互补配对片段的引物(图中引物2、引物3)分别进行PCR，获得有重叠链的两种DNA片段，再在随后的扩增反应中通过重叠链的延伸获得目的基因。结合所学知识，回答下列问题：(1)引物中GC的含量影响着引物与模板DNA结合的稳定性，引物中GC的含量越高，结合稳定性_。越高解解析析由于C与G之间有3个氢键，而A与T之间有2个氢键，所以引物中C与G含量越高，引物与模板DNA的结合就越稳定。答案解析12345(2)在第一阶段获得两种
15、具有重叠片段DNA的过程中，必须将引物1、2和引物3、4置于不同反应系统中，这是因为_。引物2和3中存在互补配对片段，置于同一反应系统时它们会发生结合而失去作用解析解析由题干可知，引物2和引物3具有互补配对片段，如果将引物2和引物3放在一个反应系统中，则会引起引物2和引物3的结合而失效。答案解析12345(3)在引物1、引物2组成的反应系统中，经第一阶段形成图示双链DNA至少要经过_次复制。2解解析析第一阶段形成的2个DNA分子分别含有引物1和引物2，图中第一阶段形成的DNA分子同时具有引物1和引物2，图示双链DNA分子至少要经过2次复制才能形成。答案解析12345(4)若在引物1、引物2组成的反应系统和引物3、引物4组成的反应系统中均复制一次，共产生_种双链DNA分子。3解解析析两个反应系统中各自形成2种DNA分子，但由于引物1和引物4形成两个与原DNA相同的DNA分子，所以含有引物1和4的DNA属于同一种DNA，故共形成3种DNA分子。答案解析12345(5)若利用微生物扩增该目的基因，其基本步骤包括：_、_、微生物的筛选和培养、从菌群中获取目的基因。目的基因与载体结合将重组DNA导入受体细胞解解析析利用微生物扩增该目的基因的基本步骤为：将目的基因与载体结合；将目的基因导入受体细胞；微生物的筛选和培养，从菌群中获取目的基因。答案解析12345
