1.2基因工程的基本操作程序（共40张PPT）
文档属性
| 名称 | 1.2基因工程的基本操作程序（共40张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 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 | 2015-10-27 10:26:32 | ||
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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基因工程基本操作的四个步骤一、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请举出三个以上的例子（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、人工合成一、目的基因的获取（一）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文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含一种生物的部分基因，
如：cDNA文库3.从基因文库获取目的基因的方法： 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库.某生物体内全部DNA 许多DNA片段受体菌群体4.基因文库的构建方法基因组文库某种生物某个时期的mRNAcDNA受体菌群体部分基因文库
（cDNA文库）5.基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较补：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。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： 知识点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 概念：PCR全称为_______________，是一项
在生物____复制___________的核酸合成技术 ③条件：_________________________、
______________ 、 ___________ 、
_______________________②原理：__________④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循
环的次数）⑤结果：多聚酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制已知基因的核苷酸序列（前提）四种脱氧核苷酸一对引物耐热的DNA聚合酶（Taq酶）指数2n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增(二)利用PCR技术扩增目的基因⑥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℃-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，从
引物处延伸，合成与模板互补的________。 氢键单链DNA双链DNA链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一般在细胞核内热稳定的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 ：（三）人工合成的目的基因二、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。2、表达载体的组成
启动子
终止子
目的基因
标记基因等它们各自的作用是什么?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: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。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3.过程:①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。
②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
③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少
④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1、将目的基因导入植物细胞的方法：
（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：④优点：比较经济有效目的基因的获取 目的基因与农杆菌Ti
质粒结合 导入植物细胞
目的基因整合到植物细胞染色体上，随着染色体复制，并表达出性状农杆菌侵染（2）基因枪法（成本较高）
（3）花粉管通道法（简便经济）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
①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少、容易培养
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 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DNA分子杂交示意图 （一）、检测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.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,表明目的基因已插入染色体DNA中（1）方法:DNA分子杂交技术（DNA和DNA之间）（2）过程:归纳步骤（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:核酸分子杂交技术（DNA和mRNA之间）方法:蛋白质分子杂交（抗原-抗体之间）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.(四)目的基因的检测与鉴定——检查是否成功检测—
(分子
水平)鉴定——
（个体水平）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分子杂交核酸分子杂交蛋白质分子杂交归纳: 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、感受态细胞法
目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译
鉴定：
练习1：(2008理综山东卷)为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）aa
（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法。
（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术，该技术的核心是 和 。
（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。基因枪法（花粉管通道法）植物组织培养脱分化和再分化耐盐基因一定浓度盐水浇灌1）以下说法正确的是 （ ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制 （ ）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNAD练习3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来
B、 限制性内切酶用于目的基因的获得
C、目的基因须由运载体导入受体细胞
D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶A练习4）有关基因工程的叙述正确的是 （ ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用
B、重组质粒的形成在细胞内完成
C、质粒都可作为运载体
D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D练习5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （ ）
A、人工合成目的基因
B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达C练习(二)利用PCR技术扩增目的基因
如：cDNA文库3.从基因文库获取目的基因的方法： 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库.某生物体内全部DNA 许多DNA片段受体菌群体4.基因文库的构建方法基因组文库某种生物某个时期的mRNAcDNA受体菌群体部分基因文库
（cDNA文库）5.基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较补：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。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： 知识点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 概念：PCR全称为_______________，是一项
在生物____复制___________的核酸合成技术 ③条件：_________________________、
______________ 、 ___________ 、
_______________________②原理：__________④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循
环的次数）⑤结果：多聚酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制已知基因的核苷酸序列（前提）四种脱氧核苷酸一对引物耐热的DNA聚合酶（Taq酶）指数2n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增(二)利用PCR技术扩增目的基因⑥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℃-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，从
引物处延伸，合成与模板互补的________。 氢键单链DNA双链DNA链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一般在细胞核内热稳定的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 ：（三）人工合成的目的基因二、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。2、表达载体的组成
启动子
终止子
目的基因
标记基因等它们各自的作用是什么?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: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。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3.过程:①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。
②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
③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少
④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1、将目的基因导入植物细胞的方法：
（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：④优点：比较经济有效目的基因的获取 目的基因与农杆菌Ti
质粒结合 导入植物细胞
目的基因整合到植物细胞染色体上，随着染色体复制，并表达出性状农杆菌侵染（2）基因枪法（成本较高）
（3）花粉管通道法（简便经济）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
①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少、容易培养
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 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DNA分子杂交示意图 （一）、检测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.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,表明目的基因已插入染色体DNA中（1）方法:DNA分子杂交技术（DNA和DNA之间）（2）过程:归纳步骤（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:核酸分子杂交技术（DNA和mRNA之间）方法:蛋白质分子杂交（抗原-抗体之间）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.(四)目的基因的检测与鉴定——检查是否成功检测—
(分子
水平)鉴定——
（个体水平）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分子杂交核酸分子杂交蛋白质分子杂交归纳: 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、感受态细胞法
目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译
鉴定：
练习1：(2008理综山东卷)为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）aa
（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法。
（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术，该技术的核心是 和 。
（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。基因枪法（花粉管通道法）植物组织培养脱分化和再分化耐盐基因一定浓度盐水浇灌1）以下说法正确的是 （ ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制 （ ）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNAD练习3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来
B、 限制性内切酶用于目的基因的获得
C、目的基因须由运载体导入受体细胞
D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶A练习4）有关基因工程的叙述正确的是 （ ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用
B、重组质粒的形成在细胞内完成
C、质粒都可作为运载体
D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D练习5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （ ）
A、人工合成目的基因
B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达C练习(二)利用PCR技术扩增目的基因