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

文档属性

名称 人教版生物高中选修3《1.2 基因工程的基本操作程序》ppt课件(46张PPT)
格式 zip
文件大小 2.5MB
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 2020-08-14 05:41:04

图片预览

文档简介

(共61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
有了目的基因,我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。
使目的基因在受体细胞中稳定存在,并可进行遗传、表达和发挥作用
载体进入受体细胞稳定表达,才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。
才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。
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
请阅读P9第一和二两段
一、目的基因的获取
(一)从基因文库中直接获取
1.基因文库:概念见P9
2.基因文库的分类:按外源DNA片段的来源分类
种类
基因组DNA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
3.基因文库的目的
为了在不知目的基因序列的情况下,便于获得所需的目的基因。
4.获取目的基因的根据:
见课本P9
提取某种生物的全部DNA
用适当的限制酶切
一定大小的DNA片段
将DNA片段与载体连接
导入受体菌中储存
基因组文库
5.基因文库的构建方法之一
(1)直接分离法(鸟枪法)
某种生物的单链mRNA
单链互补DNA
双链cDNA片段
导入受体菌中储存
与载体连接
cDNA文库
反(逆)转录酶
DNA聚合酶
反转录法:cDNA的合成流程图解
5.基因文库的构建方法之
基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较
2、利用PCR技术扩增目的基因
四种脱氧核苷酸(dNTP)
一对引物:
热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
模板DNA(
需含有目的基因
)
Mg2+(激活剂)
条件:
缓冲溶液
一对寡核苷酸序列:与目的基因的起始段互补
一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物
前提:
过程
高温变性(解旋为单链)
低温退火(引物与单链互补结合)
适温延伸(在Taq酶的作用下合成
与模板互补的DNA双链)
重复循环
预变性(增加DNA变性的概率)
2、具体过程
PCR(多聚酶链式反应)

概念:PCR全称为_______________,是一项
在生物____复制___________的核酸合成技术
③条件:_______________________、
_______________、___________

___________.等
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
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
要有一段已知目的基因的核苷酸序列(前提条件)
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℃-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,
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
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
PCR技术
DNA复制
相同点
原理
原料
条件
不同点
解旋方式
场所

结果
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

3、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:
所需物质:
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+目的基因+启动子+终止子+标记基因
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
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
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
(2)基因枪法
(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:
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
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
四、目的基因的检测与鉴定
——检查是否成功
(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,表明染色体已插入染色体DNA中
(1)方法:
DNA分子杂交
(2)过程:
归纳步骤
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
(二)、鉴定(个体生物学水平)
2、检测目的基因是否转录出了mRNA
3、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
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
归纳步骤
(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mRNA
③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
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
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”)
a
a
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。
(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


(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DNA
D
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
知识点一:1.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
启动子:位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。没有启动子,基因就不能转录。
终止子:位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断,它能阻碍RNA聚合酶的移动,并使其从DNA模板链上脱离下来,使转录终止。
RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质.(以模板转录然后脱落)
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:
知识点一:2.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
原核细胞
真核细胞
不同点
编码区是
_____的
编码区是间隔的、_____的
相同点
都由能够编码蛋白质的______和具有调控作用的______区组成的