人教版选修3专题1第二节基因工程的基本操作程序（共40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40张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 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 | 2014-12-02 19:46:22 | ||
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文档简介
课件40张PPT。1.2 基因工程的基本操作程序知识点一：1.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聚合酶结合位点启动子终止子启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质.(以模板转录然后脱落)①不能转录为信使RNA，不能
编码蛋白质。：能转录相应的信使RNA，能
编码蛋白质 编码区非编码区原核细胞的 基因结构②有调控遗传信息表达的核
苷酸序列，在该序列中，
最重要的是位于编码区上
游的RNA聚合酶结合位点。非编码区非编码区编码区编码区上游 编码区下游 启动子终止子编码区非编码区与RNA聚合酶
结合位点内含子 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含子启动子终止子编码区上游 编码区下游 内含子： 外显子： 2.真核细胞的基因结构真核细胞的 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
聚合酶结合位点等。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1、目的基因的获取2、基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测与鉴定知识点二.基因工程基本操作的四个步骤有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用 载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。 才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。一、目的基因的获取(一)目的基因主要是编码蛋白质的结构基因（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、从基因文库中直接获取（1）基因文库：（2）基因文库的分类:按外源DNA片段的来源分类种类基因组DNA文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因
如：cDNA文库（3）基因文库的目的为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。提取某种生物的全部DNA用适当的限制酶切一定大小的DNA片段将DNA片段与载体连接导入受体菌中储存基因组文库（4）基因文库的构建方法A、直接分离法(鸟枪法)某种生物的单链mRNA单链互补DNA双链cDNA片段导入受体菌中储存与载体连接cDNA文库反（逆）转录酶DNA聚合酶B、反转录法：cDNA的合成流程图解IMN基因组DNA文库与cDNA文库的比较基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较 过程高温变性（解旋为单链）低温退火（引物与单链互补结合）适温延伸（在Taq酶的作用下合
成与模板互补的DNA双链）重复循环预变性（增加DNA变性的概率）2、利用PCR技术扩增目的基因具体过程②原理：__________③方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循
环的次数）DNA复制指数2n小结PCR技术①概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项
在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术 D、四种脱氧核苷酸(dNTP) A、一对引物：一对寡核苷酸序列：与目的
基因的起始段互补E、热稳定DNA聚合酶(Taq酶）C、模板DNA( 需含有目的基因 ) G、Mg2+(激活剂)④条件：F、缓冲溶液B、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⑤过程：a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_____断裂，形成___________b、退火（复性55℃-65℃）：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⑥结果：使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增PCR技术扩增与DNA复制的比较碱基互补配对四种脱氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高温下变性解旋解旋酶催化体外复制细胞核内热稳定的DNA聚合酶细胞内的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整个DNA分子目的基因的mRNA单链DNA (cDNA）双链DNA
(即目的基因)反转录合成1）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。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列目的基因推测推测化学合成2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：3、人工合成的目的基因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）限制酶黏性末端同一种限制酶切口DNA连接酶相同的黏性末端二、基因表达载体的构建
——基因工程的核心质粒DNA分子限制酶处理一个切口
两个黏性末端两个切口
获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种4.过程:5.基因表达载体的组成：复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因
的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位。终止子：位于基因的尾端，也是一段有特殊结构
的DNA片段，使转录在所需要的地方停止下来。标记基因：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。①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构
②用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又用到DNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键
③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少
④目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。注意三、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——感受态细胞目的基因进入_________内，并且在 受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达（1）农杆菌转化法
①农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力②原理：Ti质粒上的T---DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。③过程：
胚珠花药花丝柱头花柱子房壁子房雄蕊雌蕊（3）花粉管通道法（2）基因枪法花粉管通道法2、将目的基因导入动物细胞
①方法：显微注射法
②程序：
目的基因表达载体提纯 取卵（受精卵） 显微注射 受精卵 新性状动物3.将目的基因导入微生物细胞3）常用法：2）常用菌：1）微生物作受体细胞原因：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少4）过程：Ca2+处理
大肠杆菌感受态
细胞表达载体
与感受态
细胞混合感受态细胞
吸收DNA大肠杆菌Ca2+处理四、目的基因的检测与鉴定——检查是否成功检测—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分子杂交分子杂交抗原抗体杂交1、检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因 (关键步骤)（1）方法:DNA分子杂交 基本原理是具有一定同源性的两条核酸单链在一定条件下（适宜的温度等）可按碱基互补原则形成双链。
杂交的双方一般是待测核酸及探针。
探针是一种分子，它带有可检测的标记，并发生特异性反应①.首先取出转基因生物的基因组DNA
②.用含目的基因的DNA片段用放射性同位
素等作标记,以此做探针
③.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体DNA中（2）过程:DNA附着在膜上加探针含荧光素分子变性DNA杂交技术abcd原理：
碱基互补配对原则（二）鉴定（个体生物学水平）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①方法:分子杂交方法:抗原抗体杂交②过程:
用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,
若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA小结: 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
鉴定：
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质.(以模板转录然后脱落)①不能转录为信使RNA，不能
编码蛋白质。：能转录相应的信使RNA，能
编码蛋白质 编码区非编码区原核细胞的 基因结构②有调控遗传信息表达的核
苷酸序列，在该序列中，
最重要的是位于编码区上
游的RNA聚合酶结合位点。非编码区非编码区编码区编码区上游 编码区下游 启动子终止子编码区非编码区与RNA聚合酶
结合位点内含子 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含子启动子终止子编码区上游 编码区下游 内含子： 外显子： 2.真核细胞的基因结构真核细胞的 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
聚合酶结合位点等。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1、目的基因的获取2、基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测与鉴定知识点二.基因工程基本操作的四个步骤有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用 载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。 才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。一、目的基因的获取(一)目的基因主要是编码蛋白质的结构基因（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、从基因文库中直接获取（1）基因文库：（2）基因文库的分类:按外源DNA片段的来源分类种类基因组DNA文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因
如：cDNA文库（3）基因文库的目的为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。提取某种生物的全部DNA用适当的限制酶切一定大小的DNA片段将DNA片段与载体连接导入受体菌中储存基因组文库（4）基因文库的构建方法A、直接分离法(鸟枪法)某种生物的单链mRNA单链互补DNA双链cDNA片段导入受体菌中储存与载体连接cDNA文库反（逆）转录酶DNA聚合酶B、反转录法：cDNA的合成流程图解IMN基因组DNA文库与cDNA文库的比较基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较 过程高温变性（解旋为单链）低温退火（引物与单链互补结合）适温延伸（在Taq酶的作用下合
成与模板互补的DNA双链）重复循环预变性（增加DNA变性的概率）2、利用PCR技术扩增目的基因具体过程②原理：__________③方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循
环的次数）DNA复制指数2n小结PCR技术①概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项
在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术 D、四种脱氧核苷酸(dNTP) A、一对引物：一对寡核苷酸序列：与目的
基因的起始段互补E、热稳定DNA聚合酶(Taq酶）C、模板DNA( 需含有目的基因 ) G、Mg2+(激活剂)④条件：F、缓冲溶液B、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⑤过程：a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_____断裂，形成___________b、退火（复性55℃-65℃）：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⑥结果：使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增PCR技术扩增与DNA复制的比较碱基互补配对四种脱氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高温下变性解旋解旋酶催化体外复制细胞核内热稳定的DNA聚合酶细胞内的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整个DNA分子目的基因的mRNA单链DNA (cDNA）双链DNA
(即目的基因)反转录合成1）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。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列目的基因推测推测化学合成2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：3、人工合成的目的基因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）限制酶黏性末端同一种限制酶切口DNA连接酶相同的黏性末端二、基因表达载体的构建
——基因工程的核心质粒DNA分子限制酶处理一个切口
两个黏性末端两个切口
获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种4.过程:5.基因表达载体的组成：复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因
的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位。终止子：位于基因的尾端，也是一段有特殊结构
的DNA片段，使转录在所需要的地方停止下来。标记基因：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。①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构
②用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又用到DNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键
③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少
④目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。注意三、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——感受态细胞目的基因进入_________内，并且在 受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达（1）农杆菌转化法
①农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力②原理：Ti质粒上的T---DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。③过程：
胚珠花药花丝柱头花柱子房壁子房雄蕊雌蕊（3）花粉管通道法（2）基因枪法花粉管通道法2、将目的基因导入动物细胞
①方法：显微注射法
②程序：
目的基因表达载体提纯 取卵（受精卵） 显微注射 受精卵 新性状动物3.将目的基因导入微生物细胞3）常用法：2）常用菌：1）微生物作受体细胞原因：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少4）过程：Ca2+处理
大肠杆菌感受态
细胞表达载体
与感受态
细胞混合感受态细胞
吸收DNA大肠杆菌Ca2+处理四、目的基因的检测与鉴定——检查是否成功检测—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分子杂交分子杂交抗原抗体杂交1、检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因 (关键步骤)（1）方法:DNA分子杂交 基本原理是具有一定同源性的两条核酸单链在一定条件下（适宜的温度等）可按碱基互补原则形成双链。
杂交的双方一般是待测核酸及探针。
探针是一种分子，它带有可检测的标记，并发生特异性反应①.首先取出转基因生物的基因组DNA
②.用含目的基因的DNA片段用放射性同位
素等作标记,以此做探针
③.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体DNA中（2）过程:DNA附着在膜上加探针含荧光素分子变性DNA杂交技术abcd原理：
碱基互补配对原则（二）鉴定（个体生物学水平）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①方法:分子杂交方法:抗原抗体杂交②过程:
用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,
若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA小结: 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
鉴定：