《基因工程的基本操作程序》課件(新人教版選修3).ppt

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1 原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 非編碼區(qū) 非編碼區(qū) 編碼區(qū) 編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游 與RNA聚合酶結(jié)合位點 啟動子 終止子 啟動子 位于基因的首端的一段特殊的DNA片斷 它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位 有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA 最終獲得蛋白質(zhì)終止子 位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷 能終止mRNA的轉(zhuǎn)錄 1 原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 非編碼區(qū) 非編碼區(qū) 編碼區(qū) 編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游 與RNA聚合酶結(jié)合位點 啟動子 終止子 RNA聚合酶 能夠識別啟動子上結(jié)合位點的一種蛋白酶 RNA聚合酶能夠識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點 并與其結(jié)合 轉(zhuǎn)錄開始后 RNA聚合酶沿DNA分子移動 并以DNA分子的一條鏈為模板合成RNA 轉(zhuǎn)錄完畢后 RNA鏈釋放出來 緊接著RNA聚合酶也從DNA模板鏈上脫落下來 不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA 不能編碼蛋白質(zhì) 能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNA 能編碼蛋白質(zhì) 編碼區(qū) 非編碼區(qū) 原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列 包括啟動子和終止子 非編碼區(qū) 非編碼區(qū) 編碼區(qū) 編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游 啟動子 終止子 2 真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 編碼區(qū) 與RNA聚合酶結(jié)合位點 內(nèi)含子 外顯子 能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子 不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子 啟動子 終止子 編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游 內(nèi)含子 外顯子 真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 編碼區(qū) 非編碼區(qū) 外顯子 能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子 不能編碼蛋白質(zhì)的序列 有調(diào)控作用的核苷酸序列 包括位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點 啟動子 非編碼序列 包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子 3 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較 思考 編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì) 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長嗎 連續(xù) 不連續(xù) 編碼區(qū) 非編碼 1 2基因工程的基本操作程序 基因工程基本操作的四個步驟 1 目的基因的獲取 2 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 3 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 4 目的基因的檢測與鑒定 一 目的基因的獲取 一 目的基因主要是 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 請舉出三個以上的例子 二 獲取目的基因的常用方法有哪些 1 從基因文庫中獲取 2 利用PCR技術(shù)擴增 3 人工合成 請閱讀P9第一和二兩段 1 從基因文庫中獲取目的基因 將含有某種生物不同基因的許多DNA片斷 導(dǎo)入到受體菌的群體中 各個受體菌分別含有這種生物的不同基因 稱為基因文庫 1 基因文庫 基因組文庫的構(gòu)建 2 基因文庫的構(gòu)建方法 通過對受體菌的培養(yǎng)而儲存基因 cDNA文庫的構(gòu)建 反轉(zhuǎn)錄法 以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板 反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA 然后在酶的作用下合成雙鏈DNA 從而獲得所需的基因 目的基因的mRNA 單鏈DNA 反轉(zhuǎn)錄酶 DNA聚合酶 雙鏈DNA 目的基因 基因組文庫和部分基因組文庫 cDNA文庫 比較 怎樣從基因文庫中得到我們所需的目的基因呢 依據(jù) 目的基因的有關(guān)信息 如 根據(jù)基因的核苷酸序列基因的功能基因在染色體上的位置基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA基因翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性 從基因文庫中得到目的基因的方法 2 利用PCR技術(shù)擴增目的基因 概念 PCR全稱為 是一項在生物 復(fù)制 的核酸合成技術(shù) 條件 原理 方式 以 方式擴增 即 n為擴增循環(huán)的次數(shù) 結(jié)果 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 體外 特定DNA片段 DNA復(fù)制 已知基因的核苷酸序列 四種脫氧核苷酸 一對引物 DNA聚合酶 指數(shù) 2n 使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴增 過程 a DNA變性 90 95 雙鏈DNA模板在熱作用下 斷裂 形成 b 退火 復(fù)性55 65 系統(tǒng)溫度降低 引物與DNA模板結(jié)合 形成局部 c 延伸 70 75 在Taq酶的作用下 合成與模板互補的 氫鍵 單鏈DNA 雙鏈 DNA鏈 3 人工合成法 基因較小 核苷酸序列已知 可以利用DNA合成儀人工合成 二 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 基因工程的核心 1 目的 所需物質(zhì) 使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在 并且可以遺傳給下一代 同時使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用 它們各自的作用是什么 2 基因表達(dá)載體的組成 復(fù)制原點 目的基因 啟動子 終止子 標(biāo)記基因 它們各自的作用是什么 啟動子 位于基因的首端的一段特殊的DNA片斷 它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位 有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA 最終獲得蛋白質(zhì)終止子 位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷 能終止mRNA的轉(zhuǎn)錄標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因 從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來 載體與表達(dá)載體的區(qū)別 二者都有標(biāo)記基因和復(fù)制原點兩部分DNA片段 表達(dá)載體在載體基礎(chǔ)上增加了目的基因 啟動子 終止子三部分結(jié)構(gòu) 用到的工具酶 既用到限制酶切割載體 又用到DNA連接酶將目的基因和載體拼接 兩種酶作用的化學(xué)鍵都是磷酸二酯鍵 啟動子 終止子對于目的基因表達(dá)必不可少 目的基因不能單獨進(jìn)入受體細(xì)胞 必需以表達(dá)載體的方式攜帶進(jìn)去 注意 三 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 一 轉(zhuǎn)化 二 方法 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞 將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 基因槍法 花粉管通道法 顯微注射法 感受態(tài)細(xì)胞 目的基因進(jìn)入 內(nèi) 并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持 和 的過程 受體細(xì)胞 穩(wěn)定 表達(dá) 1 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法 1 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 農(nóng)桿菌特點 易感染雙子葉植物和裸子植物 對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力 原理 Ti質(zhì)粒上的T DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞 并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上 過程 2 基因槍法 3 花粉管通道法 2 將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞 方法 顯微注射法 程序 目的基因表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵 顯微注射受精卵新性狀動物 3 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 原核生物特點 繁殖快 單細(xì)胞 遺傳物質(zhì)少 方法 用Ca2 處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 四 目的基因的檢測與鑒定 檢查是否成功 一 檢測 1 檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因 首先取出轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA 用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作標(biāo)記 以此做探針 使探針和轉(zhuǎn)基因生物的基因組雜交 若顯示出雜交帶 表明目的基因已插入染色體DNA中 1 方法 DNA分子雜交 2 過程 歸納步驟 DNA分子雜交示意圖 采用一定的技術(shù)手段 將兩種生物的DNA分子的單鏈放在一起 如果這兩個單鏈具有互補的堿基序列 那么 互補的堿基序列就會結(jié)合在一起 形成雜交帶 在沒有互補堿基序列的部位 仍然是兩條游離的單鏈 P15思考與探究 二 鑒定 個體生物學(xué)水平 2 檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA 3 檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì) 抗蟲鑒定 抗病鑒定 活性鑒定等 方法 分子雜交 方法 抗原抗體雜交 過程 用上述探針和轉(zhuǎn)基因生物的mRNA雜交 若出現(xiàn)雜交帶 表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA 歸納步驟 歸納 基因工程的基本操作程序 獲取目的基因從基因文庫利用PCR化學(xué)方法人工合成構(gòu)建基因表達(dá)載體目的基因 啟動子 終止子 標(biāo)記基因?qū)⒛康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射法目的基因的檢測與鑒定檢測 是否插入 轉(zhuǎn)錄 翻譯鑒定 練習(xí)1 2008理綜山東卷 為擴大可耕地面積 增加糧食產(chǎn)量 黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注 我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系 1 獲得耐鹽基因后 構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的處 DNA連接酶作用于處 填 a 或 b 練習(xí)1 2008理綜山東卷 為擴大可耕地面積 增加糧食產(chǎn)量 黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注 我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系 2 將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和法 3 由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用技術(shù) 該技術(shù)的核心是和 4 為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功 既要用放射性同位素標(biāo)記的作探針進(jìn)行分子雜交檢測 又要用方法從個體水平鑒定水稻植株的耐鹽性 答案 1 aa 2 基因槍法 花粉管通道法 3 植物組織培養(yǎng) 1分 脫分化 去分化 再分化 4 耐鹽基因 目的基因 一定濃度鹽水澆灌 移栽到鹽堿地中 1 以下說法正確的是 A 所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B 質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體C 運載體必須具備的條件之一是 具有多個限制酶切點 以便與外源基因連接D 基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來 C 練習(xí) 2 不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是A 能復(fù)制 B 有多個限制酶切點C 具有標(biāo)記基因D 它是環(huán)狀DNA D 練習(xí) 3 有關(guān)基因工程的敘述中 錯誤的是 A DNA連接酶將黏性末端的堿基對連接起來B 限制性內(nèi)切酶用于目的基因的獲得C 目的基因須由運載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D 人工合成目的基因不用限制性內(nèi)切酶 A 練習(xí) 4 有關(guān)基因工程的敘述正確的是 A 限制酶只在獲得目的基因時才用B 重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成C 質(zhì)粒都可作為運載體D 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料 D 練習(xí) 5 基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的 在基因操作的基本步驟中 不進(jìn)行堿基互補配對的步驟是 A 人工合成目的基因B 目的基因與運載體結(jié)合C 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D 目的基因的檢測和表達(dá) C 練習(xí) 四 目的基因的檢測與鑒定 檢查是否成功 檢測 鑒定 檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因 檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA 檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì) 抗蟲鑒定 抗病鑒定 活性鑒定等 方法 方法 方法 DNA分子雜交 分子雜交 注意與上不同之處 抗原抗體雜交