人教版选修3专题1第二节基因工程的基本操作程序（共46张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版选修3专题1第二节基因工程的基本操作程序（共46张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2014-11-28 10:33:15 | ||
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文档简介
课件46张PPT。基因工程的基本操作程序 补：原核细胞的基因结构非编码区非编码区编码区编码区上游 编码区下游 与RNA聚合酶识别和结合位点启动子终止子非编码区非编码区编码区编码区上游 编码区下游 启动子终止子 RNA聚合酶能够识别启动子，并与其结合。 转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，并以DNA分子的一条链为模板合成RNA。 转录完毕后，RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下来。RNA聚合酶的作用是催化DNA转录为RNA。与RNA聚合酶识别和结合位点补：真核细胞的基因结构编码区与RNA聚合酶
识别和结合位点内含子 外显子 能够编码蛋白质的序列一般不能够编码蛋白质的序列启动子终止子编码区上游 编码区下游 内含子： 外显子： 真核细胞的 基因结构编码区非编码区外显子：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，
包括位于编码区上游的RNA
聚合酶结合位点。非编码序列：包括非编码区和内含子原核细胞与真核细胞的基因结构比较思考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基因工程的基本操作流程一、目的基因的获取(一)、目的基因主要是______________________编码蛋白质的基因请举例（二）、获取目的基因的常用方法有哪些?1、从基因文库中获取2、利用PCR技术扩增3、人工合成①基因组文库②部分基因文库 (如cDNA文库)1、从基因文库中获取目的基因（1）.基因文库含有一种生物的全部基因含有一种生物的部分基因什么是基因文库？基因文库如何构建?怎样从基因文库中得到目的基因?（2）基因文库的构建① 基因组文库的构建提取某生物
全部DNA用适当
限制酶切割许 多
DNA片段与载体连接
导入受体菌群该生物基
因组文库（每个受体菌含有一段不同的DNA片段）② cDNA文库的构建——mRNA反转录酶杂交双链核酸酶H单链DNADNA聚合酶双链DNA与载体连接
导入受体菌群该生物
cDNA文库mRNA反转录形成cDNA合成过程 第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。
第二步，核酸酶H使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解，使之变成单链的DNA。
第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。 限制酶
限制酶
①基因组文库的构建（2）.基因文库的构建方法通过对受体菌的培养而储存基因② cDNA文库的构建-----反转录法：
以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。目的基因的mRNA单链DNA反转录酶DNA聚合酶双链DNA
(目的基因)基因组文库和部分基因文库(3)怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢?根据目的基因的有关信息原理：DNA双链复制的原理定义： PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术2、利用PCR技术扩增目的基因结果：短时间内大量扩增目的基因---聚合酶链式反应前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，根据这一序列合成引物。 引物：一小段单链DNA，一般20～30个碱基，能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。四种脱氧核苷酸(dNTP) 一对引物热稳定DNA聚合酶(Taq酶）模板DNA( 需含有目的基因 ) Mg2+(激活剂)缓冲溶液温度控制条件：过程：特点：循环高温变性（90~95℃）低温退火（55~60℃）中温延伸（70~75℃）多次重复指数形式扩增,即____（n为扩增循环的次数）过程：特点：2n利用PCR技术扩增目的基因a、变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_____断裂，形成___________b、退火（复性55℃-60℃）：系统温度降低，引 物与DNA模板结合，形成局部________。 c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，
合成与模板互补的________。 氢键单链DNA双链DNA链练习:PCR技术扩增过程3、通过DNA合成仪直接合成目的基因DNA合成仪基因较小，核苷酸序列已知1.用一定的_________切割
质粒，使其出现一个切
口，露出____________。
2.用_____________切断目
的基因，使其产生_____
____________。3.将切下的目的基因片段插入质粒的______处，
再加入适量___________，形成了一个重组
DNA分子（重组质粒）限制酶末端同一种限制酶的末端切口DNA连接酶相同二、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(抗虫基因尾端)，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。 资料分析:（一）基因表达载体的组成
目的基因
启动子
终止子
标记基因它们的作用是？（二）基因表达载体构建的目的
—核心基因工程载体的构建需要考虑哪些因素 （1）基因的特点：如果一个来自动物的目的基因含有内含子，就不能用于转基因植物，因为动物中内含子的剪接系统与植物的不同，植物不能将动物基因的内含子剪切掉，只能用该基因的cDNA。基因的产物如果是一个糖蛋白，那么该基因在原核生物细菌中表达出来的蛋白就可能不具备天然状态下的活性，因为糖蛋白上的糖链是在内质网和高尔基体上加上的，而细菌无这些细胞器。
（2）要选择强启动子或组织特异性启动子。启动子有强有弱，选择强启动子可以增加转录活性，使基因产物量增多。如果希望基因在生物的某个组织表达，如只在植物种子中表达，就要选择种子中特异表达的启动子。
（3）要有选择标记基因，如抗生素基因，以便选择出真正的转基因生物。 三、目的基因导入受体细胞1、哪些细胞可以作为目的基因的受体？什么是转化？
2、导入植物细胞常用的方法是什么？具体过程是怎样的？
3、导入动物细胞常用的方法是什么？基本操作程序是怎样的？
4、导入微生物细胞的方法是怎样的？钙离子有什么作用？三、将目的基因导入受体细胞（一）转化： （二）方法将目的基因导入
植物细胞将目的基因导入
动物细胞将目的基因导入
微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——Ca2+ 处理法目的基因进入_________内，并且在 受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达三、将目的基因导入受体细胞转化:原理:借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径受体细胞:1.农杆菌转化法（一）导入植物细胞2.其他方法（生物技术资料卡）（1）基因枪法
（2）花粉管通道法 ①农杆菌特点②过程③优点显微注射法（二）导入动物细胞问题 为什么将目的基因导入动物细胞常用的受体细胞是受精卵？（二）导入动物细胞显微注射技术含目的基因的表达载体动 物 的
受 精 卵含目的基因的受精卵早 期
胚 胎雌性动物输卵管或子宫转基因
动 物显微
注射分裂
分化移 植发
育问题为什么将目的基因导入动物细胞常用的受体细胞是受精卵？（三）导入微生物细胞1.优点2.常用受体细胞3.过程Ca2+ 处理法四、目的基因的检测与鉴定检查基因工程是否成功可以从哪几个层次进行?具体方法是怎样的?
什么是探针？DNA分子杂交技术的原理是什么?
在什么情况下通过分子检测的基因工程产品还要进行个体水平的鉴定?
——检查是否成功 分子探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。知识延伸——分子探针知识延伸——DNA分子杂交技术该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单股的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。 (四)目的基因的检测与鉴定——检查是否成功分子
水平
检测—个体
水平
鉴定—①检测转基因生物染色体的DNA
上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等方法——方法——方法——DNA分子杂交分子杂交（注意与上不同之处）抗原--抗体杂交若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。 例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。目的基因的检测与鉴定检测:
是否插入目的基因
是否转录
是否翻译
鉴定:
功能活性鉴定
抗性鉴定
分别提取什么进行检测归纳步骤归纳: 基因工程的基本操作程序获取目的基因
从基因文库
利用PCR
化学方法人工合成
构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法、显微注射法
目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译
基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤
识别和结合位点内含子 外显子 能够编码蛋白质的序列一般不能够编码蛋白质的序列启动子终止子编码区上游 编码区下游 内含子： 外显子： 真核细胞的 基因结构编码区非编码区外显子：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，
包括位于编码区上游的RNA
聚合酶结合位点。非编码序列：包括非编码区和内含子原核细胞与真核细胞的基因结构比较思考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基因工程的基本操作流程一、目的基因的获取(一)、目的基因主要是______________________编码蛋白质的基因请举例（二）、获取目的基因的常用方法有哪些?1、从基因文库中获取2、利用PCR技术扩增3、人工合成①基因组文库②部分基因文库 (如cDNA文库)1、从基因文库中获取目的基因（1）.基因文库含有一种生物的全部基因含有一种生物的部分基因什么是基因文库？基因文库如何构建?怎样从基因文库中得到目的基因?（2）基因文库的构建① 基因组文库的构建提取某生物
全部DNA用适当
限制酶切割许 多
DNA片段与载体连接
导入受体菌群该生物基
因组文库（每个受体菌含有一段不同的DNA片段）② cDNA文库的构建——mRNA反转录酶杂交双链核酸酶H单链DNADNA聚合酶双链DNA与载体连接
导入受体菌群该生物
cDNA文库mRNA反转录形成cDNA合成过程 第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。
第二步，核酸酶H使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解，使之变成单链的DNA。
第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。 限制酶
限制酶
①基因组文库的构建（2）.基因文库的构建方法通过对受体菌的培养而储存基因② cDNA文库的构建-----反转录法：
以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。目的基因的mRNA单链DNA反转录酶DNA聚合酶双链DNA
(目的基因)基因组文库和部分基因文库(3)怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢?根据目的基因的有关信息原理：DNA双链复制的原理定义： PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术2、利用PCR技术扩增目的基因结果：短时间内大量扩增目的基因---聚合酶链式反应前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，根据这一序列合成引物。 引物：一小段单链DNA，一般20～30个碱基，能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。四种脱氧核苷酸(dNTP) 一对引物热稳定DNA聚合酶(Taq酶）模板DNA( 需含有目的基因 ) Mg2+(激活剂)缓冲溶液温度控制条件：过程：特点：循环高温变性（90~95℃）低温退火（55~60℃）中温延伸（70~75℃）多次重复指数形式扩增,即____（n为扩增循环的次数）过程：特点：2n利用PCR技术扩增目的基因a、变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_____断裂，形成___________b、退火（复性55℃-60℃）：系统温度降低，引 物与DNA模板结合，形成局部________。 c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，
合成与模板互补的________。 氢键单链DNA双链DNA链练习:PCR技术扩增过程3、通过DNA合成仪直接合成目的基因DNA合成仪基因较小，核苷酸序列已知1.用一定的_________切割
质粒，使其出现一个切
口，露出____________。
2.用_____________切断目
的基因，使其产生_____
____________。3.将切下的目的基因片段插入质粒的______处，
再加入适量___________，形成了一个重组
DNA分子（重组质粒）限制酶末端同一种限制酶的末端切口DNA连接酶相同二、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(抗虫基因尾端)，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。 资料分析:（一）基因表达载体的组成
目的基因
启动子
终止子
标记基因它们的作用是？（二）基因表达载体构建的目的
—核心基因工程载体的构建需要考虑哪些因素 （1）基因的特点：如果一个来自动物的目的基因含有内含子，就不能用于转基因植物，因为动物中内含子的剪接系统与植物的不同，植物不能将动物基因的内含子剪切掉，只能用该基因的cDNA。基因的产物如果是一个糖蛋白，那么该基因在原核生物细菌中表达出来的蛋白就可能不具备天然状态下的活性，因为糖蛋白上的糖链是在内质网和高尔基体上加上的，而细菌无这些细胞器。
（2）要选择强启动子或组织特异性启动子。启动子有强有弱，选择强启动子可以增加转录活性，使基因产物量增多。如果希望基因在生物的某个组织表达，如只在植物种子中表达，就要选择种子中特异表达的启动子。
（3）要有选择标记基因，如抗生素基因，以便选择出真正的转基因生物。 三、目的基因导入受体细胞1、哪些细胞可以作为目的基因的受体？什么是转化？
2、导入植物细胞常用的方法是什么？具体过程是怎样的？
3、导入动物细胞常用的方法是什么？基本操作程序是怎样的？
4、导入微生物细胞的方法是怎样的？钙离子有什么作用？三、将目的基因导入受体细胞（一）转化： （二）方法将目的基因导入
植物细胞将目的基因导入
动物细胞将目的基因导入
微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——Ca2+ 处理法目的基因进入_________内，并且在 受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达三、将目的基因导入受体细胞转化:原理:借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径受体细胞:1.农杆菌转化法（一）导入植物细胞2.其他方法（生物技术资料卡）（1）基因枪法
（2）花粉管通道法 ①农杆菌特点②过程③优点显微注射法（二）导入动物细胞问题 为什么将目的基因导入动物细胞常用的受体细胞是受精卵？（二）导入动物细胞显微注射技术含目的基因的表达载体动 物 的
受 精 卵含目的基因的受精卵早 期
胚 胎雌性动物输卵管或子宫转基因
动 物显微
注射分裂
分化移 植发
育问题为什么将目的基因导入动物细胞常用的受体细胞是受精卵？（三）导入微生物细胞1.优点2.常用受体细胞3.过程Ca2+ 处理法四、目的基因的检测与鉴定检查基因工程是否成功可以从哪几个层次进行?具体方法是怎样的?
什么是探针？DNA分子杂交技术的原理是什么?
在什么情况下通过分子检测的基因工程产品还要进行个体水平的鉴定?
——检查是否成功 分子探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。知识延伸——分子探针知识延伸——DNA分子杂交技术该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单股的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。 (四)目的基因的检测与鉴定——检查是否成功分子
水平
检测—个体
水平
鉴定—①检测转基因生物染色体的DNA
上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等方法——方法——方法——DNA分子杂交分子杂交（注意与上不同之处）抗原--抗体杂交若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。 例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。目的基因的检测与鉴定检测:
是否插入目的基因
是否转录
是否翻译
鉴定:
功能活性鉴定
抗性鉴定
分别提取什么进行检测归纳步骤归纳: 基因工程的基本操作程序获取目的基因
从基因文库
利用PCR
化学方法人工合成
构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法、显微注射法
目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译
基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤