人教版选修3专题1第二节基因工程的基本操作程序（共37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37张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 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 | 2014-12-05 17:39:14 | ||
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文档简介
课件37张PPT。1.2 基因工程的基本操作程序广东省高中生物联赛选拔考试
时间：本周五（2月21日）晚上7:00
地点：生化楼502,403
名额分配：高二级55人，高一级25人
有意向参加比赛的同学到科代处报名，并按指定时间参加选拔考试
四个基本步骤：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步骤一：目的基因的获取苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。
目的基因指的是什么基因？
1、控制所需性状的基因
2、编码蛋白质的结构基因补：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聚合酶结合位点启动子终止子 RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，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。补：真核细胞的基因结构编码区与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： 目的基因的获取方法：
1、从基因文库中获取目的基因
2、通过PCR扩增目的基因
3、人工合成法步骤一：目的基因的获取1、从基因文库中获取目的基因基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。
基因文库分为：
基因组文库：一种生物的所有基因
部分基因文库（cDNA文库）：一种生物的一部分基因1)基因组文库 是指将某种生物体的全部基因组DNA用限制酶切割成一定长度范围的DNA片段，再与合适的载体在体外重组后，导入受体菌的群体中储存，这个群体就称为该生物基因组文库。其目的是分离有用的目的基因和保存某种生物的全部基因。2)cDNA文库 cDNA(互补DNA)：
是用某种生物发育的某个时期的mRNA经体外反转录后形成的互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做这种生物的cDNA文库 如何从基因文库中获取目的基因？p9 *已知目的基因的部分核苷酸序列
将部分核苷酸序列扩增，用同位素标记
将基因文库所有的菌落转移至硝酸纤维膜上
处理消化细菌的蛋白质，使DNA固定在膜上
进行杂交
找出呈现阳性信号的菌落
从菌落中提取目的基因
鸟枪法供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶与载体连接
载入受体细胞产生特定性状导入外源DNA扩增目的基因分离(直接分离法)直接分离基因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。目的基因的mRNA单链DNA(cDNA)双链DNA
(即目的基因)反转录合成间接合成基因2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ： 根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。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推测推测目的基因化学合成上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？操作简便广泛使用工作量大，盲目，分离出来的有时并非一个基因专一性强操作过程麻烦，mRNA很不稳定，要求的技术条件较高专一性强仅限于合成核苷酸对较少的简单基因2、利用PCR技术扩增目的基因DNA复制的条件 必修二 P54
DNA母链：提供复制的模板
解旋酶：打开DNA双链
4种脱氧核苷酸：合成子链的原料
DNA聚合酶：催化合成DNA子链
ATP：为复制过程提供能量
引物：使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸PCR（多聚酶链式反应）原理：DNA复制
条件：DNA母链80-100℃4种脱氧核苷酸热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）ATP引物PCR 循环第一步 ：加热变性:
双链DNA解聚成为单链PCR 循环第二步 ：引物与靶序列复性（退火）:
引物与模板DNA单链的互补序列配对结合PCR 循环第三步 ：引物延伸:
合成新的DNA链靶序列 靶序列第1个 PCR 循环完成后 ：得到两个拷贝的靶序列30次循环后靶序列扩增的数量小结：PCR多聚酶链式反应
体外快速扩增DNA的技术
原理：DNA复制
条件：模板（待扩增基因的核苷酸序列）
酶：Taq酶（热稳定的DNA聚合酶）
原料：4种游离的脱氧核苷酸
引物、能量
过程：变性-退火-延伸
结果：以2n指数方式扩增步骤二：基因表达载体的构建——基因工程的核心1、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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。它们各自的作用是什么?2、基因表达载体的组成：复制原点+启动子+目的基因+终止子+标记基因启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录
标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来①运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3、基因表达载体的构建过程质粒DNA分子限制酶处理两个切口
获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种一个切口
两个黏性末端步骤三：将目的基因导入受体细胞2.常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。3.将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。1.转化： 目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程(一）将目的基因导入植物细胞1.方法： 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。（二）将目的基因导入动物细胞
①方法：显微注射法
用口径为1μm的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。②过程：
（三）将目的基因导入微生物细胞
①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少
②方法：
用Ca2+处理细胞 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分子步骤四：目的基因的检测与鉴定——检查是否成功1、检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因（1）方法:DNA分子杂交（2）过程: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（一）检测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。 （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:方法:抗原-抗体杂交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mRNADNA分子杂交②过程:
时间：本周五（2月21日）晚上7:00
地点：生化楼502,403
名额分配：高二级55人，高一级25人
有意向参加比赛的同学到科代处报名，并按指定时间参加选拔考试
四个基本步骤：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步骤一：目的基因的获取苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。
目的基因指的是什么基因？
1、控制所需性状的基因
2、编码蛋白质的结构基因补：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聚合酶结合位点启动子终止子 RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，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。补：真核细胞的基因结构编码区与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： 目的基因的获取方法：
1、从基因文库中获取目的基因
2、通过PCR扩增目的基因
3、人工合成法步骤一：目的基因的获取1、从基因文库中获取目的基因基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。
基因文库分为：
基因组文库：一种生物的所有基因
部分基因文库（cDNA文库）：一种生物的一部分基因1)基因组文库 是指将某种生物体的全部基因组DNA用限制酶切割成一定长度范围的DNA片段，再与合适的载体在体外重组后，导入受体菌的群体中储存，这个群体就称为该生物基因组文库。其目的是分离有用的目的基因和保存某种生物的全部基因。2)cDNA文库 cDNA(互补DNA)：
是用某种生物发育的某个时期的mRNA经体外反转录后形成的互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做这种生物的cDNA文库 如何从基因文库中获取目的基因？p9 *已知目的基因的部分核苷酸序列
将部分核苷酸序列扩增，用同位素标记
将基因文库所有的菌落转移至硝酸纤维膜上
处理消化细菌的蛋白质，使DNA固定在膜上
进行杂交
找出呈现阳性信号的菌落
从菌落中提取目的基因
鸟枪法供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶与载体连接
载入受体细胞产生特定性状导入外源DNA扩增目的基因分离(直接分离法)直接分离基因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。目的基因的mRNA单链DNA(cDNA)双链DNA
(即目的基因)反转录合成间接合成基因2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ： 根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。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推测推测目的基因化学合成上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？操作简便广泛使用工作量大，盲目，分离出来的有时并非一个基因专一性强操作过程麻烦，mRNA很不稳定，要求的技术条件较高专一性强仅限于合成核苷酸对较少的简单基因2、利用PCR技术扩增目的基因DNA复制的条件 必修二 P54
DNA母链：提供复制的模板
解旋酶：打开DNA双链
4种脱氧核苷酸：合成子链的原料
DNA聚合酶：催化合成DNA子链
ATP：为复制过程提供能量
引物：使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸PCR（多聚酶链式反应）原理：DNA复制
条件：DNA母链80-100℃4种脱氧核苷酸热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）ATP引物PCR 循环第一步 ：加热变性:
双链DNA解聚成为单链PCR 循环第二步 ：引物与靶序列复性（退火）:
引物与模板DNA单链的互补序列配对结合PCR 循环第三步 ：引物延伸:
合成新的DNA链靶序列 靶序列第1个 PCR 循环完成后 ：得到两个拷贝的靶序列30次循环后靶序列扩增的数量小结：PCR多聚酶链式反应
体外快速扩增DNA的技术
原理：DNA复制
条件：模板（待扩增基因的核苷酸序列）
酶：Taq酶（热稳定的DNA聚合酶）
原料：4种游离的脱氧核苷酸
引物、能量
过程：变性-退火-延伸
结果：以2n指数方式扩增步骤二：基因表达载体的构建——基因工程的核心1、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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。它们各自的作用是什么?2、基因表达载体的组成：复制原点+启动子+目的基因+终止子+标记基因启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录
标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来①运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3、基因表达载体的构建过程质粒DNA分子限制酶处理两个切口
获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种一个切口
两个黏性末端步骤三：将目的基因导入受体细胞2.常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。3.将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。1.转化： 目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程(一）将目的基因导入植物细胞1.方法： 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。（二）将目的基因导入动物细胞
①方法：显微注射法
用口径为1μm的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。②过程：
（三）将目的基因导入微生物细胞
①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少
②方法：
用Ca2+处理细胞 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分子步骤四：目的基因的检测与鉴定——检查是否成功1、检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因（1）方法:DNA分子杂交（2）过程: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（一）检测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。 （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:方法:抗原-抗体杂交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mRNADNA分子杂交②过程: