高二生物选修三1.2基因工程的基本操作程序（41张PPT）
文档属性
| 名称 | 高二生物选修三1.2基因工程的基本操作程序（41张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 550.4KB | ||
| 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 | 2019-04-12 16:38:41 | ||
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文档简介
课件41张PPT。1.2 基因工程的基本操作程序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1、目的基因主要是指______________________编码蛋白质的结构基因也有一些具有调控作用的因子2、获取目的基因的方法（1）从基因文库中获取（2）利用PCR技术扩增（3）人工合成________________________________________(一)从基因文库中获取目的基因1.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。2.基因文库的分类:种类基因组文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，如：cDNA文库基因文库的构建过程
通过对受体菌群体的培养而储存一种生物的全部基因。 基因组文库3.基因文库的构建方法提取生物某发育时期的mRNA单 链DNA逆转录酶DNA聚合酶双链CDNA
(只含该生物部分基因)与载体连接导入到受体菌群储存
cDNA文库基因组文库和cDNA文库比较原核细胞的基因结构(补充内容）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①不编码蛋白质。：编码蛋白质 ,连续不间断编码区非编码区原核细胞的 基因结构②调控遗传信息表达,上
游有启动子，下游有终止子启动子真核细胞的基因结构（补充内容）编码区与RNA聚合酶
结合位点内含子 外显子 启动子终止子编码区上游 编码区下游 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,上游有启动子，下游有终止子非编码序列：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真核生物mRNA的形成编码区非编码区RNA聚合酶结合位点非编码区转录加工（剪切、拼接）成熟mRNA只对应外显子部分初级转录物补充资料基因组文库和cDNA文库比较依据：目的基因的有关信息
如：根据基因的核苷酸序列
基因的功能
基因在染色体上的位置
基因的转录产物mRNA
基因翻译产物蛋白质等特性4.从基因文库中得到目的基因的方法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：__________聚合酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制模板DNA 四种脱氧核苷酸DNA引物热稳定DNA聚合酶（二）利用PCR扩增目的基因④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循
环的次数）⑤结果：_______________________________________________________指数2n使目的基因的片段在短时间内大量扩增⑥过程a、变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_____断裂，形成___________b、复性（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⑦前提__________________________________________________ 有一段已知目的基因的核苷酸序列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（DNA合成仪）（三）人工合成若基因_____，核苷酸序列______ ，可用此法。较小已知（化学合成法）mRNAcDNA单链cDNA分子逆转录酶DNA聚合酶（三）人工合成（反转录法） 与直接提取的DNA相比cDNA不含有_____
和_____等结构。真核生物mRNA的形成编码区非编码区RNA聚合酶结合位点非编码区转录加工（剪切、拼接）成熟mRNA只对应外显子部分初级转录物补充资料a、使目的基因在受体细胞中稳定存在
并遗传给子代b、同时使目的基因能表达和发挥作用1、基因表达载体的构建目的二、表达载体的构建2、基因表达载体的组成： 目的基因 标记基因 启动子 终止子启动子：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、基因表达载体的构建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 (插入式)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的黏性末端切口DNA连接酶相同用同种限制酶分别切割质粒和目的基因，使之露出相同的黏性末端，在加入DNA连接酶。三、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入
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——Ca+处理法1、将目的基因导入植物细胞的方法：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： ①农杆菌特点：（1）农杆菌转化法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：1、将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上2、将重组Ti质粒导入农杆菌3、用农杆菌感染植物体细胞（2）基因枪法适用于
单子叶植物（3）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：取卵显微注射受精卵早期胚胎培养胚胎移植3、将目的基因导入微生物细胞用Ca2+处理细胞 ①原核生物特点：
繁殖快、单细胞、遗传物质少②方法：表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子感受态细胞四、目的基因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定抗原－抗体杂交法分子杂交法DNA分子杂交法目的基因是否翻译目的基因是否转录目的基因是否导入方法检测对象结果个体水平的鉴定是否显示出杂交带四、目的基因的检测与鉴定个体水平的鉴定（受体是否表现出相应性状）1、鉴定转基因抗虫棉是否具有抗虫性可采用
___________ 实验
2、如何鉴定转基因抗盐烟草是否成功？接虫在转基因抗盐烟草田中浇灌盐水，观察其
是否有抗盐特性3、用乳腺生物反应器生产人血清白蛋白，如何
确定转基因羊培养成功？检测羊乳中是否含有人的血清白蛋白 基因探针：（制作探针的要求）① 含有目的基因② 单链③ 标记——放射性同位素或荧光归纳: 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技术
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、基因枪法、花粉管通道法、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：是否有转基因特性
一、乳腺生物反应器1.目的基因是什么？药用蛋白基因2.目的基因前需加的什么启动子？乳腺蛋白基因的启动子3.受体细胞是什么？受精卵4.分泌蛋白质的细胞是？乳腺分泌细胞5.将目的基因导入受体细胞的方法？显微注射法练习：继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱
生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科
学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可
以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，
常用方法是___________。
显微注射2）进行基因转移是，通常要将外源基因转到
________中，原因是 ：受精卵 ① 具有发育的全能性；② 体积大，易操作。3）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在
小鼠的_________细胞中特异表达。膀胱上皮练习：继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱
生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科
学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可
以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
4）通常采用_____________技术检测外源基因
是否插入了小鼠的基因组
DNA分子杂交6）与乳腺生物反应器相比，膀胱反应器有什么
优点？ ① 不受性别的限制；② 没有是否处于生殖期的限制。5）检测人的生长激素是否成功表达可采用
___________ 技术
抗原--抗体杂交1、基因治疗概念：二、基因治疗曙光初照 将健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的。（增补策略）2、基因治疗的类型3、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段三、蛋白质工程的崛起蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。前提：了解蛋白质的结构和功能途径：目的：改造基因（基因修饰或基因合成）定向改造或制造蛋白质获得自然界没有的蛋白质1、口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病，目前常用接种弱毒疫苗的方法预防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VP1。科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗，过程如下图所示。请据图回答。
通过对受体菌群体的培养而储存一种生物的全部基因。 基因组文库3.基因文库的构建方法提取生物某发育时期的mRNA单 链DNA逆转录酶DNA聚合酶双链CDNA
(只含该生物部分基因)与载体连接导入到受体菌群储存
cDNA文库基因组文库和cDNA文库比较原核细胞的基因结构(补充内容）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①不编码蛋白质。：编码蛋白质 ,连续不间断编码区非编码区原核细胞的 基因结构②调控遗传信息表达,上
游有启动子，下游有终止子启动子真核细胞的基因结构（补充内容）编码区与RNA聚合酶
结合位点内含子 外显子 启动子终止子编码区上游 编码区下游 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,上游有启动子，下游有终止子非编码序列：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真核生物mRNA的形成编码区非编码区RNA聚合酶结合位点非编码区转录加工（剪切、拼接）成熟mRNA只对应外显子部分初级转录物补充资料基因组文库和cDNA文库比较依据：目的基因的有关信息
如：根据基因的核苷酸序列
基因的功能
基因在染色体上的位置
基因的转录产物mRNA
基因翻译产物蛋白质等特性4.从基因文库中得到目的基因的方法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：__________聚合酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制模板DNA 四种脱氧核苷酸DNA引物热稳定DNA聚合酶（二）利用PCR扩增目的基因④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循
环的次数）⑤结果：_______________________________________________________指数2n使目的基因的片段在短时间内大量扩增⑥过程a、变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_____断裂，形成___________b、复性（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⑦前提__________________________________________________ 有一段已知目的基因的核苷酸序列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（DNA合成仪）（三）人工合成若基因_____，核苷酸序列______ ，可用此法。较小已知（化学合成法）mRNAcDNA单链cDNA分子逆转录酶DNA聚合酶（三）人工合成（反转录法） 与直接提取的DNA相比cDNA不含有_____
和_____等结构。真核生物mRNA的形成编码区非编码区RNA聚合酶结合位点非编码区转录加工（剪切、拼接）成熟mRNA只对应外显子部分初级转录物补充资料a、使目的基因在受体细胞中稳定存在
并遗传给子代b、同时使目的基因能表达和发挥作用1、基因表达载体的构建目的二、表达载体的构建2、基因表达载体的组成： 目的基因 标记基因 启动子 终止子启动子：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、基因表达载体的构建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 (插入式)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的黏性末端切口DNA连接酶相同用同种限制酶分别切割质粒和目的基因，使之露出相同的黏性末端，在加入DNA连接酶。三、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入
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——Ca+处理法1、将目的基因导入植物细胞的方法：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： ①农杆菌特点：（1）农杆菌转化法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：1、将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上2、将重组Ti质粒导入农杆菌3、用农杆菌感染植物体细胞（2）基因枪法适用于
单子叶植物（3）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：取卵显微注射受精卵早期胚胎培养胚胎移植3、将目的基因导入微生物细胞用Ca2+处理细胞 ①原核生物特点：
繁殖快、单细胞、遗传物质少②方法：表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子感受态细胞四、目的基因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定抗原－抗体杂交法分子杂交法DNA分子杂交法目的基因是否翻译目的基因是否转录目的基因是否导入方法检测对象结果个体水平的鉴定是否显示出杂交带四、目的基因的检测与鉴定个体水平的鉴定（受体是否表现出相应性状）1、鉴定转基因抗虫棉是否具有抗虫性可采用
___________ 实验
2、如何鉴定转基因抗盐烟草是否成功？接虫在转基因抗盐烟草田中浇灌盐水，观察其
是否有抗盐特性3、用乳腺生物反应器生产人血清白蛋白，如何
确定转基因羊培养成功？检测羊乳中是否含有人的血清白蛋白 基因探针：（制作探针的要求）① 含有目的基因② 单链③ 标记——放射性同位素或荧光归纳: 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技术
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、基因枪法、花粉管通道法、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：是否有转基因特性
一、乳腺生物反应器1.目的基因是什么？药用蛋白基因2.目的基因前需加的什么启动子？乳腺蛋白基因的启动子3.受体细胞是什么？受精卵4.分泌蛋白质的细胞是？乳腺分泌细胞5.将目的基因导入受体细胞的方法？显微注射法练习：继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱
生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科
学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可
以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，
常用方法是___________。
显微注射2）进行基因转移是，通常要将外源基因转到
________中，原因是 ：受精卵 ① 具有发育的全能性；② 体积大，易操作。3）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在
小鼠的_________细胞中特异表达。膀胱上皮练习：继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱
生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科
学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可
以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
4）通常采用_____________技术检测外源基因
是否插入了小鼠的基因组
DNA分子杂交6）与乳腺生物反应器相比，膀胱反应器有什么
优点？ ① 不受性别的限制；② 没有是否处于生殖期的限制。5）检测人的生长激素是否成功表达可采用
___________ 技术
抗原--抗体杂交1、基因治疗概念：二、基因治疗曙光初照 将健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的。（增补策略）2、基因治疗的类型3、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段三、蛋白质工程的崛起蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。前提：了解蛋白质的结构和功能途径：目的：改造基因（基因修饰或基因合成）定向改造或制造蛋白质获得自然界没有的蛋白质1、口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病，目前常用接种弱毒疫苗的方法预防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VP1。科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗，过程如下图所示。请据图回答。