人教版-高中生物-选修3-1.2《基因工程的基本操作程序》课件(46张PPT)

(共46张PPT)
基因工程的基本操作程序
一、目的基因的获取
二、基因表达载体的构建
三、将目的基因导入受体细胞
四、目的基因的检测与鉴定
主要是指编码蛋白质的基因，
(一）目的基因
一、目的基因的获取
也可以是一些具有调控作用的因子
（如增强子）。
（二）获取目的基因的方法
1、从基因文库中获取
2、PCR技术扩增
3、人工合成
1、从基因文库中获取目的基因
（1）基因文库的概念
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。
含有一种生物的全部基因
只包含了一种生物的部分基因，如:cDNA文库
某生物体内全部DNA
许多DNA片段
受体菌群体
基因组文库的构建
基因组文库
某种生物某个时期的mRNA
cDNA（互补DNA）
受体菌群体
部分基因文库
（cDNA文库）
cDNA文库的构建
③基因组文库和部分基因文库比较
　为什么cDNA文库中不含启动子、内含子？
原核细胞的基因结构
编码区
非编码区
非编码区
编码区上游
编码区下游
调控遗传信息的表达
(调控序列)
原核细胞的基因结构
转录形成mRNA
启动子
.VS.
起始密码子
/终止子
.VS.
/终止密码子
存在分子：
作用：
DNA
启动/终止转录
mRNA
起始/终止翻译
mRNA中存在启动子/终止子的序列吗？
编码区
非编码区
非编码区
外显子
(能编码蛋白质)
启动子
内含子
(不能编码蛋白质)
真核细胞的基因结构
终止子
编码区
非编码区
非编码区
启动子
真核细胞的基因结构
终止子
前体mRNA
成熟mRNA
③基因组文库和部分基因文库比较
Why?
（3）如何从基因文库中得到所需要的基因？
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。
PCR—多聚酶链式反应
PCR扩增仪
DNA双链复制的原理
一段已知目的基因的核苷酸序列
四种脱氧核苷酸
引物
热稳定DNA聚合酶(Taq酶）
模板DNA
2、利用PCR技术扩增目的基因
原理：
前提：
原料：
条件：
以_____方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）
指数
2n
PCR：聚合酶链式反应
①高温变性：95℃。②低温退火：55℃。③适温延伸：72℃。
高温变性90-95℃
1.目的基因DNA受热变性，解链；
2.引物与单链互补结合；
3.合成链在热稳定DNA聚合酶作用下进行延伸。
3、人工合成目的基因
条件：基因比较小，核苷酸序列已知
方法：通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成
逆转录法
目的基因的信使RNA
双链DNA（目的基因)
逆转录酶
3、人工合成目的基因
单链DNA
DNA聚合酶
1、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.①②④⑥
小试牛刀
2.下列获取目的基因的方法中需要模板链的是
①从基因文库中获取目的基因
②利用PCR技术扩增目的基因
③反转录法
④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成
A．①②③④
B．①②③
C．②③④
D．②③
D
——
核心
二、基因表达载体的构建
思考：作为基因表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？
①用同一种限制酶分别切割目的基因和载体质粒，产生相同的黏性末端。
质粒
目的基因
②用DNA连接酶将目的基因和载体连接在一起，形成重组DNA分子。
基因表达载体的组成：
b、目的基因
a、启动子
c、终止子
d、标记基因
e、复制原点
编码区
非编码区
非编码区
启动子
启动子：位于基因首端，RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。
终止子：位于基因的尾端，终止转录。
终止子
编码区
非编码区
非编码区
启动子
终止子
A
G
G
T
C
A
C
G
T
C
G
T
C
C
A
G
T
G
C
A
G
C
RNA聚合酶
A
G
G
U
C
A
C
G
U
C
G
如：抗生素抗性基因
标记基因的作用：筛选含有目的基因的细胞。
下列关于基因表达载体的叙述不正确的是（
）
A．启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位，是起始密码子
B．启动子和终止子都是特殊结构的DNA短片段，对mRNA的转录起调控作用
C．标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因从而便于筛选
D．基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同而有所差别
A
小试牛刀
常用的受体细胞：
有大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
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。
三、将目的基因导入受体细胞
--转化
三、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
显微注射技术
感受态细胞法
受体细胞
植物细胞
动物细胞
原核细胞
适用于
双子叶植物
裸子植物
1、将目的基因导入植物细胞：
（1）农杆菌转化法
Ti质粒的T—DNA可转移至受体细胞并整合到其染色体DNA上
（1）农杆菌转化法
转化过程:
Ti质粒
目的基因
构建
表达载体
植物细胞
植物细胞染色体DNA上
新性状
农杆菌
（2）基因枪法
（3）花粉管通道法
适用于单子叶植物
适用于被子植物
显微注射技术
2、将目的基因导入动物细胞
操作程序：
目的基因表达载体提纯
取卵（受精卵），进行显微注射
注射了目的基因的受精卵
胚胎早期培养
移植到雌性动物输卵管或者子宫
新性状动物
2、将目的基因导入动物细胞
3、将目的基因导入微生物细胞
常用法：Ca2+处理法或感受态细胞法
常用菌：大肠杆菌
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
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
四、目的基因的检测与鉴定
接种实验；活性比较
抗原－抗体杂交法
DNA分子杂交技术
受体是否具有
转基因特征
个体
水平
目的基因是否翻译
目的基因是否转录
目的基因是否导入
分子
水平
方法
检测对象
分子杂交技术
原理？
个体生物学水平鉴定
抗虫或抗病的接种实验。
返
回
1.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
小试牛刀
2.1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中表达成功。请据右下图回答问题。
(1)此图表示的是采取__________合成基因的方法获取__________基因的过程。
(2)
图中①DNA是以_________
_________
为模板，形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的目的基因。
人工
目的
控制胰岛素合成的信使RNA
小试牛刀
(3)
图中③代表
　，
它往往含
　基因，以便对
目的基因的检测。
重组DNA分子
标记
①
②
③
利用标记基因（抗生素抗性基因）进行筛选。