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1、基因工程基本操作的四个步骤基因工程基本操作的四个步骤1 1、目的基因的获取、目的基因的获取2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定一、目的基因的获取一、目的基因的获取（一）从基因文库中直接获取（一）从基因文库中直接获取1.1.基因文库：基因文库：概念见概念见P9P92.2.基因文库的分类基因文库的分类: :按外源按外源DNADNA片段的来源分类片段的来源分类种种类类基因组基因组DNA文库：文库：含有一种生物的含有一种生物的全部全部基因基因部分基因文库：部分基因文库：只包含了一种生物的只
2、包含了一种生物的部分部分基因，基因， 如：如：cDNA文库文库3.3.基因文库的目的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。目的基因。4.4.获取目的基因的根据：获取目的基因的根据： 见课本见课本P9（一）基因文库的构建（一）基因文库的构建（一）基因文库的构建（一）基因文库的构建（1 1）基因组文库的构建）基因组文库的构建）基因组文库的构建）基因组文库的构建提取某生物提取某生物全部全部DNA用适当用适当限制酶切割限制酶切割许许 多多DNA片段片段与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群该生物基该生物基因组文库因组文
3、库（每个受体菌含有一段不同的DNA片段）（2 2）cDNAcDNA文库的构建文库的构建文库的构建文库的构建mRNAmRNA反转录形成反转录形成反转录形成反转录形成与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群mRNA逆转录酶逆转录酶杂交双链杂交双链核酸酶核酸酶H单链单链DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNA(cDNA)该生物该生物cDNA文库文库2.2.基因文库的构建方法基因文库的构建方法鸟枪法：鸟枪法：供体细胞中的供体细胞中的DNADNA许多许多DNADNA片段片段运载体运载体限制酶限制酶与载体连接与载体连接载入载入受体细胞受体细胞产生特定性状产生特定性状导入导入外源外源DNADNA扩增扩增目
4、的基因目的基因分离分离( (直接分离法直接分离法) )( (一一) )从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因反转录法：反转录法： 以目的基因转录成以目的基因转录成的信使的信使RNARNA为模板，反为模板，反转录成互补的单链转录成互补的单链DNADNA，然后在酶的作用下合然后在酶的作用下合成双链成双链DNADNA，从而获得从而获得所需的基因。形成的事所需的基因。形成的事cDNAcDNA文库文库目的基因的目的基因的mRNAmRNA杂交双链杂交双链( (单链单链RNA/RNA/单链单链DNA)DNA)单链单链DNADNA反转录酶反转录酶核酸酶核酸酶H H2.2.基因文库的构建方法基因文库的
5、构建方法DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNADNA( (目的基因目的基因) )1 1、 概念概念：PCRPCR全称为全称为_，是一项，是一项 在生物在生物_复制复制_的核酸合成技术的核酸合成技术 通过这项技术可在通过这项技术可在短时间内大量扩增目的基因短时间内大量扩增目的基因 因为整个过程是在体外进行，所以又叫做因为整个过程是在体外进行，所以又叫做体外体外DNADNA扩增技术。扩增技术。聚合酶链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段2 2、原理：、原理： DNADNA复制复制（二）利用（二）利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸( (d
6、NTPdNTP) ) 一对引物一对引物：热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶( (TaqTaq酶）酶）模板模板DNA( DNA( 需需含有目的基因含有目的基因 ) ) 4 4、条件：、条件：、条件：、条件：一对寡核苷酸序列：与目的基因一对寡核苷酸序列：与目的基因的起始段互补的起始段互补一段已知目的基因的核苷酸序列，以便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根据这一序列合成引物3 3、前提：、前提：、前提：、前提：温度控制温度控制IMNIMN变性变性变性变性复性复性复性复性延伸延伸延伸延伸5 5/ /3 3/ /G GG GT TC C3 3/ /5 5/ /G GA AC CC
7、 C5 5/ /3 3/ /引物引物GGGG变性变性复性复性延伸延伸1、变性、变性(90-95度度)：目的基因：目的基因DNA受热变性，解链为单链；受热变性，解链为单链；2.复性（复性（55-60）：引物与两条单链通过碱基互补配对原则结合；）：引物与两条单链通过碱基互补配对原则结合；3.延伸（延伸（70-75）：在）：在DNA聚合酶（聚合酶（Taq酶）作用下，从酶）作用下，从5端端3端端进行延伸。进行延伸。5 5/ /3 3/ /AGAG引物引物5、扩增过程、扩增过程利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因PCRPCR技术扩增过程技术扩增过程a a、DNADNA变性（变性（90-9
8、590-95）：双链）：双链DNADNA模板模板 在热作用下，在热作用下， 断裂，形成断裂，形成_ _ b b、复性（复性（55-6055-60）：系统温度降低，引物）：系统温度降低，引物 与与DNADNA模板结合，形成局部模板结合，形成局部_。 c c、延伸（延伸（70-7570-75）：在）：在TaqDNATaqDNA聚合酶的作聚合酶的作用下，从引物的用下，从引物的_延伸，合成与模延伸，合成与模板互补的板互补的_。 氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链5端端3端端（三）通过DNA合成仪用化学方法人工合成DNA合成仪合成仪蛋白质的氨蛋白质的氨蛋白质的氨蛋白质的氨基酸顺序基酸顺
9、序基酸顺序基酸顺序mRANmRAN核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列基因基因基因基因DNADNA的的的的核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列目的目的目的目的基因基因基因基因推推测测推推测测合合成成 当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷酸序列已知时，可采用此种方法。酸序列已知时，可采用此种方法。酸序列已知时，可采用此种方法。酸序列已知时，可采用此种方法。DNADNA合成仪合成仪合成仪合成仪质粒质粒目的基因目的基因限制酶限制酶DNA连接酶连接
10、酶重组重组DNA1.1.用一定的用一定的_切割切割 质粒，使其出现一个切质粒，使其出现一个切 口，露出口，露出_。2.2.用用_切断目切断目 的基因，使其产生的基因，使其产生_ _ _。 核心核心3.3.将切下的目的基因片段插入质粒的将切下的目的基因片段插入质粒的_处，处， 再加入适量再加入适量_，形成了一个重组，形成了一个重组 DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶相同相同( (二二) )基因表达载体的构建基因表达载体的构建 科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才
11、获得成功。 起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。 然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端)，导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端)，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。 资资 料料:基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：目的：使目的基因在受体细胞中稳定存目的：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。的基因能够表达和发挥作用。a、目的基因、目的基因b、启动
12、子、启动子c、终止子、终止子d、标记基因、标记基因知识点一：知识点一：1.1.原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构非非编码区编码区非非编码区编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 与与RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点启动子启动子终止子终止子启动子：启动子：位于基因首端一段能与位于基因首端一段能与RNARNA聚合酶结合并能起始聚合酶结合并能起始mRNAmRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。终止子：终止子：位于基因的尾端的一段特殊的位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片断，它能阻片断，它能阻碍碍RNARNA聚合酶的移
13、动，并使其从聚合酶的移动，并使其从DNADNA模板链上脱离下来，模板链上脱离下来，使转录终止。使转录终止。RNARNA聚合酶聚合酶: :能够识别启动子上的结合位点并与其结合能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质的一种蛋白质.(.(以模板转录然后脱落以模板转录然后脱落) )不能转录为信使不能转录为信使RNARNA，不能不能 编码蛋白质。编码蛋白质。：能转录相应的信使：能转录相应的信使RNARNA，能能 编码蛋白质编码蛋白质 编码区编码区非编码区非编码区原核原核细胞细胞的的 基因基因结构结构有调控遗传信息表达的核有调控遗传信息表达的核 苷酸序列，在该序列中，苷酸序列，在该序列中， 最重要
14、的是位于编码区上最重要的是位于编码区上 游的游的RNARNA聚合酶结合位点。聚合酶结合位点。非非编码区编码区非非编码区编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 启动子启动子终止子终止子编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点内含子内含子 外显子外显子 能够编码蛋白质的序列叫做外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内不能够编码蛋白质的序列叫做内含子含子启动子启动子终止子终止子编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 内含子：内含子： 外显子：外显子： 知识点一：知识点一：2.2.真核细胞的基因结构真核
15、细胞的基因结构真核真核细胞细胞的的 基因基因结构结构编码区编码区非编码区非编码区外显外显子：能编码蛋白质的序列子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列：有调控作用的核苷酸序列，：有调控作用的核苷酸序列， 包括位于编码区上游的包括位于编码区上游的RNARNA 聚合酶结合位点等。聚合酶结合位点等。原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞不同点不同点编码区是编码区是_的的编码区是间隔的、编码区是间隔的、_的的相同点相同点都由都由能够编码蛋白质的能够编码蛋白质的_和具和具有调控作用的有调控作用的_区组成的区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构
16、比较思考思考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核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？细胞与真核细胞基因结构一样长吗？连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码DUCK179制作三、目的基因导入受体细胞三、目的基因导入受体细胞1、导入植物细胞常用的方法是什么、导入植物细胞常用的方法是什么？具？具 体过程是怎样的？体过程是怎样的？2、导入动物细胞常用的方法是什么、导入动物细胞常用的方法是什么？基本操作程序是怎样的？基本操作程序是怎样的？3、导入大肠杆菌的方法是怎样的？、导入大肠杆菌的方法是怎样的？钙离子有什么作用？钙离子有什么作用？哪些细胞可以作为目的基因的受体？哪些细胞可以作为目的基因的受体？四、目的基因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定导入目的基因后需要检测哪些方面？导入目的基因后需要检测哪些方面？各采取什么方法？各采取什么方法？什么是什么是DNA分子探针？检测时的分子探针？检测时的DNA探针通过什么原理来检测目的探针通过什么原理来检测目的基因和相应的基因和相应的mRNA？利用抗体抗原杂交检测的原理是什利用抗体抗原杂交检测的原理是什么？么？DUCK179制作
