高中生物《基因工程的基本操作程序》課件二（52張PPT）（人教版選修3）

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歡迎進(jìn)入生物課堂 基因工程的基本操作程序 補(bǔ) 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(diǎn) 啟動(dòng)子 終止子 不編碼蛋白質(zhì) 編碼蛋白質(zhì) 連續(xù)不間斷 編碼區(qū) 非編碼區(qū) 原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 調(diào)控遺傳信息表達(dá) 上游的RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn) 啟動(dòng)子 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(diǎn) 內(nèi)含子 外顯子 啟動(dòng)子 終止子 編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游 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 上游有RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn) 啟動(dòng)子 非編碼序列 包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子 非編碼序列 包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較 連續(xù) 不連續(xù) 編碼區(qū) 非編碼 轉(zhuǎn)錄 翻譯 轉(zhuǎn)錄 翻譯 1 下列關(guān)于基因結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)中 正確的是 A 大豆基因中內(nèi)含子是能夠編碼蛋白質(zhì)的序列B 乳酸菌與酵母菌基因結(jié)構(gòu)中都存在外顯子和內(nèi)含子C 大腸桿菌基因與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)位于編碼區(qū)的下游D 水稻細(xì)胞基因的編碼區(qū)中存在非編碼序列2 多選 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是 A 編碼區(qū)都有能編碼蛋白質(zhì)的序列B 編碼區(qū)都是連續(xù)的C 非編碼區(qū)都能調(diào)控遺傳信息的表達(dá)D 非編碼區(qū)都有RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn) D ACD 基因工程的基本操作程序 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(cè)與鑒定 1 基因工程的操作步驟正確的操作順序是 使目的基因與運(yùn)載體相結(jié)合 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 檢測(cè)目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求 提取目的基因A B C D 目前被較廣泛提取使用的目的基因有 蘇云金桿菌抗蟲(chóng)基因 人胰島素基因 人干擾素基因 種子貯藏蛋白基因 植物抗病基因等 基因操作的基本步驟 一 提取目的基因 將需要的基因從供體生物的細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái) 一 提取目的基因 1 目的基因主要是指 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 請(qǐng)舉出三個(gè)以上的例子 2 獲取目的基因的常用方法 1 從基因文庫(kù)中獲取 2 利用PCR技術(shù)擴(kuò)增 3 人工合成 1 從基因文庫(kù)中獲取目的基因 什么是基因文庫(kù) 什么是部分基因文庫(kù) 怎樣從基因文庫(kù)中得到我們所需的目的基因 目的基因的有關(guān)信息與什么相聯(lián)系 概念 基因文庫(kù) genelibrary 將含有某種生物不同基因的許多DNA片段 導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存 各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因 稱(chēng)為基因文庫(kù) genelibrary 基因組文庫(kù) 基因文庫(kù)中包含了一種生物所有的基因 這種基因文庫(kù)叫做基因組文庫(kù) 部分基因文庫(kù) 基因文庫(kù)中包含了一種生物的一部分基因 這種基因文庫(kù)叫做部分基因文庫(kù) 基因組文庫(kù)與部分基因文庫(kù)的關(guān)系 思考 基因文庫(kù)如何構(gòu)建 將某種生物體內(nèi)的DNA全部提取出來(lái) 選用適當(dāng)?shù)南拗泼?將DNA切成一定范圍大小的DNA片段 然后 將這些DNA片段分別與載體連接起來(lái) 導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存 每個(gè)受體菌都含有了一段不同的DNA片段 也就是說(shuō) 這個(gè)群體包含了這種生物的所有基因 這樣就構(gòu)建成了生物的基因組文庫(kù) 這種方法稱(chēng) 直接分離法 或鳥(niǎo)槍法 如果用某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補(bǔ)DNA 也叫cDNA 片段 與載體連接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中 那么 這個(gè)受體菌群體就構(gòu)成了這種生物的cDNA文庫(kù) 這種方法稱(chēng) 反轉(zhuǎn)錄法 基因組DNA文庫(kù)的構(gòu)建 鳥(niǎo)槍法 直接分離法 用限制酶切成許多片斷 該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性 工作量大 成功率低 且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去 cDNA文庫(kù)的構(gòu)建 反轉(zhuǎn)錄法 基因組DNA文庫(kù) cDNA文庫(kù) 基因組DNA文庫(kù)與cDNA文庫(kù)的比較 3 如何從基因文庫(kù)中得到所需要的基因 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 1 構(gòu)建基因組DNA文庫(kù)時(shí) 首先應(yīng)分離細(xì)胞的A 染色體DNAB 線(xiàn)粒體DNAC 總mRNAD tRNA 2 目的基因可從基因文庫(kù)中獲得 下列有關(guān)基因文庫(kù)的描述正確的是A 某生物的全套基因就是一個(gè)基因文庫(kù)B 將含有某種生物不同的許多DNA片段 導(dǎo)入某個(gè)生物體內(nèi) 則這個(gè)生物就是一個(gè)基因文庫(kù)C 含有一種生物所有基因的基因文庫(kù)叫做基因組文庫(kù)D 含有一種生物的一部分基因的基因文庫(kù)叫cDNA文庫(kù) A C 2 利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 PCR 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是一項(xiàng)生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù) 通過(guò)此技術(shù) 可獲取大量的目的基因 PCR技術(shù) 原理 前提 原料方式 PCR擴(kuò)增儀 DNA復(fù)制 一段已知目的基因的核苷酸序列 以 方式擴(kuò)增 即 n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù) 指數(shù) 2n 模板DNA DNA引物 四種脫氧核苷酸 熱穩(wěn)定DNA聚合酶 Taq酶 離子 過(guò)程 變性 退火 延伸三步曲 變性 加熱至90 95 雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA退火 冷卻至55 60 部分引物與模板的單鏈DNA的特定互補(bǔ)部位相配對(duì)和結(jié)合延伸 加熱至70 75 以目的基因?yàn)槟０?合成互補(bǔ)的新DNA鏈 1 在遺傳工程中 若有一個(gè)控制有利性狀的DNA分子片段為ATGTG TACAC 要使其數(shù)量增多 可用PCR技術(shù)進(jìn)行人工復(fù)制 復(fù)制時(shí)應(yīng)給予的條件是 雙鏈DNA分子為模板 ATGTG或TACAC模板鏈 四種脫氧核苷酸 四種核苷酸 DNA聚合酶 熱穩(wěn)定DNA聚合酶 引物 溫度變化 恒溫A B C D D 2 在基因工程中 把選出的目的基因 共1000個(gè)脫氧核苷酸對(duì) 其中腺嘌嶺脫氧核苷酸是460個(gè) 放入DNA擴(kuò)增儀中擴(kuò)增4代 那么 在擴(kuò)增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是A 540個(gè)B 8100個(gè)C 17280個(gè)D 7560個(gè) B 3 人工合成 根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA 蛋白質(zhì)的氨基酸序列 mRNA的核苷酸序列 結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列 推測(cè) 推測(cè) 目的基因 化學(xué)合成 1 在已知序列信息的情況下 獲取目的基因的最方便方法是A 化學(xué)合成法B 基因組文庫(kù)法C cDNA文庫(kù)法D 聚合酶鏈反應(yīng) 2 下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是 從基因文庫(kù)中獲取目的基因 利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 反轉(zhuǎn)錄法 通過(guò)DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成A B C D A D 二 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 核心 1 用一定的 切割質(zhì)粒 使其出現(xiàn)一個(gè)切口 露出 2 用 切斷目的基因 使其產(chǎn)生 3 將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的 處 再加入適量 形成了一個(gè)重組DNA分子 重組質(zhì)粒 限制酶 黏性末端 同一種限制酶 的黏性末端 切口 DNA連接酶 相同 1 過(guò)程 質(zhì)粒 目的基因 限制酶處理 一個(gè)切口兩個(gè)黏性末端 兩個(gè)切口獲得目的基因 DNA連接酶 表達(dá)載體 同一種 1 過(guò)程 1 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合所需的條件有 同一種限制酶 具有抗性基因的質(zhì)粒 RNA聚合酶 目的基因 DNA連接酶 四種脫氧核苷酸 ATPA B C D D a 使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并遺傳給子代 b 同時(shí)使目的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用 思考 作為基因工程表達(dá)載體 只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎 為什么 不可以 因?yàn)槟康幕蛟诒磉_(dá)載體中得到表達(dá)并發(fā)揮作用 還需要有其他控制元件 如啟動(dòng)子 終止子和標(biāo)記基因等 必須構(gòu)建上述元件的主要理由是 1 生物之間進(jìn)行基因交流 只有使用受體生物自身基因的啟動(dòng)子才能比較有利于基因的表達(dá) 2 通過(guò)cDNA文庫(kù)獲得的目的基因沒(méi)有啟動(dòng)子 只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無(wú)法轉(zhuǎn)錄 3 目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標(biāo)記 4 為了增強(qiáng)目的基因的表達(dá)水平 往往還要增加一些其他調(diào)控元件 如增強(qiáng)子等 5 有時(shí)需要確定目的基因表達(dá)的產(chǎn)物存在于細(xì)胞的什么部位 往往要加上可以標(biāo)識(shí)存在部位的基因 或做成目的基因與標(biāo)識(shí)基因的融合基因 如綠色熒光蛋白基因等 3 基因表達(dá)載體的組成 它們有什么作用 a 目的基因 b 啟動(dòng)子 c 終止子 d 標(biāo)記基因 位于基因的首端 是mRNA結(jié)合位點(diǎn) 位于基因的末端 終止轉(zhuǎn)錄 檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 1 多選 一個(gè)基因表達(dá)載體的構(gòu)建應(yīng)包括A 目的基因B 啟動(dòng)子C 終止子D 標(biāo)記基因 ABCD 2 下列關(guān)于基因表達(dá)載體的敘述不正確的是A 啟動(dòng)子是與RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位 是起始密碼B 啟動(dòng)子和終止子都是特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段 對(duì)mRNA的轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用C 標(biāo)記基因是為了鑒別受體細(xì)胞中是否有目的基因從而便于篩選D 基因表達(dá)載體的構(gòu)建視受體細(xì)胞及導(dǎo)入方式不同而有所差別 A 常用的受體細(xì)胞 有大腸桿菌 枯草桿菌 土壤農(nóng)桿菌 酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理 借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑 三 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 1 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞 1 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 特點(diǎn) 能感染雙子葉植物和祼子植物 對(duì)單子葉植物無(wú)感染能力 Ti質(zhì)粒的T DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到其染色體上 轉(zhuǎn)化過(guò)程 Ti質(zhì)粒目的基因 構(gòu)建 表達(dá)載體 植物細(xì)胞 植物細(xì)胞染色DNA 新性狀 農(nóng)桿菌 2 基因槍法 基因槍法又稱(chēng)微彈轟擊法 是利用壓縮氣體產(chǎn)生的動(dòng)力 將包裹在金屬顆粒表面的表達(dá)載體DNA打入受體細(xì)胞中 使目的基因與其整合并表達(dá)的方法 3 花粉通道發(fā) 植物花粉在柱頭上萌發(fā)后 花粉管要穿過(guò)花柱直通胚囊 花粉管通道法就是在植物受粉后 花粉形成的花粉管還未愈合前 剪去柱頭 然后 滴加DNA 含目的基因 使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞 2 將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞 方法 顯微注射技術(shù) 操作程序 提純含目的基因表達(dá)載體 取受精卵 顯微注射 移植到子宮 受精卵發(fā)育 新性狀動(dòng)物 3 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 常用法 Ca2 處理 常用菌 大腸桿菌 微生物作受體細(xì)胞原因 繁殖快 多為單細(xì)胞 遺傳物質(zhì)相對(duì)少 過(guò)程 Ca2 處理大腸桿菌 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 1 基因工程中科學(xué)家常用細(xì)菌 酵母菌等微生物作為受體細(xì)胞 原因是A 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 操作方便B 繁殖速度快C 遺傳物質(zhì)含量少 簡(jiǎn)單D 性狀穩(wěn)定 變異少2 基因工程常用的受體細(xì)胞有 大腸桿菌 枯草桿菌 支原體 動(dòng)植物細(xì)胞A B C D B D 3 基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的 在基因操作的基本步驟中 不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是A 人工合成基因B 目的基因與運(yùn)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(cè)和表達(dá) C 8 采用基因工程的方法培育抗蟲(chóng)棉 下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是 將毒素蛋白質(zhì)注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列與細(xì)菌質(zhì)粒重組 注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列與質(zhì)粒重組 導(dǎo)人細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞 再進(jìn)行組織培養(yǎng)A B C D C 四 目的基因的檢測(cè)與鑒定 檢測(cè) 導(dǎo)入檢測(cè) 目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 方法 DNA分子雜交 表達(dá)檢測(cè) 轉(zhuǎn)錄檢測(cè) 分子雜交 翻譯檢測(cè) 抗原抗體雜交 分子檢測(cè)法 鑒定 抗蟲(chóng)鑒定抗病鑒定活性鑒定等 個(gè)體水平的鑒定 知識(shí)延伸 DNA分子雜交技術(shù) 該方法是根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 把互補(bǔ)的雙鏈DNA解開(kāi) 把單股的DNA小片段用同位素 熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑等進(jìn)行標(biāo)記 之后同被檢測(cè)的DNA中的同源互補(bǔ)序列雜交 從而檢出所要查明的DNA或基因 返回 DNA 附著在膜上 硝化纖維素 加探針 報(bào)告基因 含熒光素分子 變性 DNA雜交 如檢測(cè)SARS病毒等 a b c d 1 利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出人的胰島素 聯(lián)系前面有關(guān)細(xì)胞器功能的知識(shí) 結(jié)合基因工程操作程序的基本思路 思考一下 若要生產(chǎn)人的糖蛋白 可以用大腸桿菌嗎 有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價(jià)結(jié)合的糖鏈 這些糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體上加工完成的 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體存在于真核細(xì)胞中 大腸桿菌不存在這兩種細(xì)胞器 因此 在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的 2 珠蛋白是動(dòng)物血紅蛋白的重要組成成分 當(dāng)它的成分異常時(shí) 動(dòng)物有可能患某種疾病 如鐮刀形細(xì)胞貧血癥 假如讓你用基因工程的方法 使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的 珠蛋白 想一想 應(yīng)如何進(jìn)行設(shè)計(jì) 尋根問(wèn)底 1 利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出人的胰島素 聯(lián)系前面有關(guān)細(xì)胞器功能的知識(shí) 結(jié)合基因工程操作程序的基本思路 思考一下 若要生產(chǎn)人的糖蛋白 可以用大腸桿菌嗎 有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價(jià)結(jié)合的糖鏈 這些糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體上加工完成的 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體存在于真核細(xì)胞中 大腸桿菌不存在這兩種細(xì)胞器 因此 在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的 2 珠蛋白是動(dòng)物血紅蛋白的重要組成成分 當(dāng)它的成分異常時(shí) 動(dòng)物有可能患某種疾病 如鐮刀形細(xì)胞貧血癥 假如讓你用基因工程的方法 使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的 珠蛋白 想一想 應(yīng)如何進(jìn)行設(shè)計(jì) 尋根問(wèn)底 復(fù)習(xí)題 1 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞有哪些方法 試舉例說(shuō)明 2 簡(jiǎn)述農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 3 根據(jù)農(nóng)桿菌可將目的基因?qū)腚p子葉植物的機(jī)理 你能分析出不能導(dǎo)入單子葉植物的原因嗎 若將一個(gè)抗病基因?qū)胄←溨?理論上講你應(yīng)該怎樣做 要選擇合適的農(nóng)桿菌菌株 因?yàn)椴皇撬械霓r(nóng)桿菌菌株都可以侵染單子葉植物 要加趨化和誘導(dǎo)的物質(zhì) 一般為乙酰丁香酮等 目的是使農(nóng)桿菌向植物組織的受傷部位靠攏 趨化性 和激活農(nóng)桿菌的Vir區(qū) 誘導(dǎo) 的基因 使T DNA轉(zhuǎn)移并插入到染色體DNA上 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(shí)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(yùn)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 3 有關(guān)基因工程的敘述中 錯(cuò)誤的是 A DNA連接酶將黏性末端的堿基對(duì)連接起來(lái)B 限制性?xún)?nèi)切酶用于目的基因的獲得C 目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D 人工合成目的基因不用限制性?xún)?nèi)切酶 A 4 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后 是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性 只有通過(guò)鑒定和檢測(cè)才能知道 下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是 檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有目的基因 檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有致病基因 檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA 檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)A B C D C C 5 基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的 在基因操作的基本步驟中 不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是A 人工合成目的基因B 目的基因的檢測(cè)和表達(dá)C 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 多選 人們利用基因工程的方法 用大腸桿菌生產(chǎn)人類(lèi)胰島素 這一過(guò)程涉及到A 用適當(dāng)?shù)拿笇?duì)胰島素基因與運(yùn)載體進(jìn)行切割并連接B 把重組后的DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)菌內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增C 檢測(cè)重組DNA分子是否導(dǎo)入受體細(xì)菌內(nèi)并表達(dá)出性狀D 篩選出能產(chǎn)生胰島素的 工程菌 ABCD 下列哪項(xiàng)不屬于基因工程技術(shù)的步驟A 基因轉(zhuǎn)移B 基因擴(kuò)增C 基因檢測(cè)D 基因表達(dá) B 非編碼區(qū) 非編碼區(qū) 編碼區(qū) RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn) 外顯子 內(nèi)含子 終止子 基因的結(jié)構(gòu) 啟動(dòng)子 原核 真核 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全