课件39张PPT。1.2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。启动子补：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： 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 基因工程的基本操作程序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练习目的基因的检测与鉴定 目的基因主要是指______________________编码蛋白质的结构基因目的基因的获取即：将需要的基因从供体生物细胞内提取出来 目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、人胰岛素基因等。 1）从基因文库中获取目的基因1.什么是基因文库？（p9）
2.怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因？获得目的基因的方法2）2）人工合成
3）利用PCR技术扩增目的基因
含有一种生物的全部基因含有一种生物的部分基因根据基因的有关信息：如基因表达的产物等。（p9）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_____
____________。—— 核心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的黏性末端切口DNA连接酶相同(二)基因表达载体的构建基因表达载体的构建——核心质粒DNA分子一个切口
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 限制酶 目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。 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(抗虫基因末端)，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。 资 料: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。(三)将目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。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。转化——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方法导入植物细胞导入动物细胞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—— 感受态细胞吸收DNA分子(三)将目的基因导入受体细胞(四)目的基因的检测与鉴定——检查是否成功分子
检测个体
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PCR技术—聚合酶链式反应 原理：
前提：
条件：
PCR扩增仪DNA双链复制的基本原理一段已知目的基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸一对引物热稳定DNA聚合酶(Taq酶）DNA的两条链为模板温度控制和缓冲液前提：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或RNA，一般20～30个碱基，能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。PCR扩增时为什么需要引物呢？细胞核只有DNA的一条链四种核糖核苷酸RNA聚合酶ATPA-U C-G T-A G-C细胞核DNA的两条链四种脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶ATPA-T C-G T-A G-C两个双链DNA分子一条单链mRNA边解旋边复制，
半保留复制边解旋边转录变性1.目的基因DNA受热变性，解链；
2.引物与单链互补结合；
3.合成链在DNA聚合酶作用下进行延伸。利用PCR技术扩增目的基因PCR技术扩增过程a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下， 断裂，形成_______ b、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
引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补
的________。 氢键单链DNA双链DNA链目的基因的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 ：2.微生物作受体细胞原因：将目的基因导入微生物细胞3.转化方法：大肠杆菌繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少 处理细胞→ 细胞→表达载体与感受态细胞混合→ _________细胞吸收DNA分子。Ca2+感受态感受态1.常用菌： 目的基因插入Ti质粒的T-DNA上 农杆菌
导入植物细胞 整合到受体细胞的染色体上
目的基因的遗传特性得以维持稳定和表达 1.农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物。Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞的染色体上2.转化如果显示出杂交带，就表明待测样品含有目的基因或目的基因已经转录。 不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？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。 细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。基因文库的构建（1）构建基因组文库将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段，然后将这些片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都含有了一段不同的DNA片段。这个群体包含了这种生物的所有基因。供体细胞中的DNA许多DNA片段载体受体菌鸟枪法（散弹射击法）让供体细胞提供的所有DNA片段分别在各个受体菌中大量复制（即扩增），从中找出含有目的基因的细胞，再利用一定方法将目的基因的DNA片段分离出来。产生特定性状目的基因通过对
受体菌
的培养而
储存基因（2）构建cDNA文库用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA（也叫cDNA）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体叫做这种生物cDNA文库。1.下表关于基因工程中有关基因操作
的名词及对应的内容，正确的组合是 2、下列属于获取目的基因的方法的是( )
①利用mRNA反转录形成②从基因组文库中提取
③从受体细胞中提取 ④利用PCR技术
⑤利用DNA转录 ⑥人工合成
A.①②③⑤ B.①②⑤⑥ C.①②③④ D.①②④⑥3.细菌的质粒分子带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因在基因工程中的主要作用是
A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性
B．有利于对目的基因是否导入进行检测
C．增加质粒分子的分子量
D．便于与外源基因连接
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．重组质粒的形成是在细胞内完成的
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5.哪项不是基因表达载体的组成部分( )
A.启动子 B.终止密码
C.标记基因 D.目的基因
6.下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法( )
A．基因枪法 B．显微注射法
C.农杆菌转化法 D．花粉管通道法 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。
假如让你用基因工程的方法使大肠杆菌生产出人的胰岛素，想一想，如何设计？
尝试设计 课件35张PPT。1.2 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。启动子补：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： 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基因工程基本操作的四个步骤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一、目的基因的获取2、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、目的基因主要是指______________________编码蛋白质的结构基因(一)从基因文库中获取目的基因 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。1.基因文库基因组文库与部分基因文库的关系怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢?2.基因文库的构建方法①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)(一)从基因文库中获取目的基因②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杂交双链
(单链RNA/单链DNA)单链DNA反转录酶核酸酶H2.基因文库的构建方法DNA聚合酶双链DNA
(目的基因)③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2.基因文库的构建方法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最强仅限于合成核苷酸对较少的简单基因思考:为什么要构建基因文库?直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗?(二)利用PCR技术扩增目的基因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：聚合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四种脱氧核苷酸一对引物DNA聚合酶指数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℃-96℃）：双链DNA模板
在热作用下，_____断裂，形成___________b、退火（复性25℃-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，从
引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补
的________。 氢键单链DNA双链DNA链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_____
____________。(二)基因表达载体的构建—— 核心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的黏性末端切口DNA连接酶相同质粒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）—— 核心同一种(二)基因表达载体的构建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+标记基因它们有什么作用？(三)将目的基因导入受体细胞转化 ——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、将目的基因导入植物细胞的方法：农杆菌转化法
（1）农杆菌介绍
（2）原理及适用范围(三)将目的基因导入受体细胞2、将目的基因导入动物细胞
（1）方法：显微注射法
（2）程序：
(三)将目的基因导入受体细胞3、将目的基因导入微生物细胞
（1）思考：为什么选用微生物作为受体细胞？
（2）方法：
(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（注意与上不同之处）抗原抗体杂交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。 P15思考与探究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1.下表关于基因工程中有关基因操作
的名词及对应的内容，正确的组合是 2、下列属于获取目的基因的方法的是( )
①利用mRNA反转录形成②从基因组文库中提取
③从受体细胞中提取 ④利用PCR技术
⑤利用DNA转录 ⑥人工合成
A.①②③⑤ B.①②⑤⑥ C.①②③④ D.①②④⑥3.细菌的质粒分子带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因在基因工程中的主要作用是
A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性
B．有利于对目的基因是否导入进行检测
C．增加质粒分子的分子量
D．便于与外源基因连接
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．重组质粒的形成是在细胞内完成的
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5.哪项不是基因表达载体的组成部分( )
A.启动子 B.终止密码
C.标记基因 D.目的基因
6.下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法( )
A．基因枪法 B．显微注射法
C.农杆菌转化法 D．花粉管通道法 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。
假如让你用基因工程的方法使大肠杆菌生产出人的胰岛素，想一想，如何设计？
尝试设计
