高中生物 專題1.2 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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12 基因工程的基本操作程序,專題1 基因工程,學習導航,專題1 基因工程,一、基因工程的基本操作程序 目的基因的獲取 _的構建 將_導入受體細胞 目的基因的_,基因表達載體,目的基因,檢測與鑒定,二、目的基因的獲取 1目的基因：主要是指_的基因，也可以是一些具有調控作用的因子。 2目的基因的獲取方法 (1)從基因文庫中獲取 基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導入_中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱為基因文庫。,編碼蛋白質,受體菌的群體,提取依據：基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因的轉錄產物_，以及基因的表達產物蛋白質等特性。 (2)利用PCR技術擴增目的基因 PCR的含義：是一項在生物_復制特定DNA片段的核酸合成技術。 目的：短時間內大量擴增目的基因。 原理：_。,基因組,mRNA,體外,DNA雙鏈復制,過程： 第一步：加熱至9095 ，_； 第二步：冷卻至_，引物結合到互補DNA鏈； 第三步：加熱至7075 ，熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)從引物起始進行互補鏈的合成。 如此重復循環(huán)多次。 特點：指數形式擴增。 (3)人工合成 如果目的基因較小，核苷酸序列又已知，可通過DNA合成儀用_人工合成。,DNA解旋,5560,化學方法,三、基因表達載體的構建 1構建基因表達載體的目的： (1)使目的基因在_中穩(wěn)定存在，并且可以_給下一代。 (2)使目的基因能夠_和_。,受體細胞,遺傳,表達,發(fā)揮作用,2基因表達載體組成：,3基因表達載體的功能：通過基因表達載體將_導入受體細胞。 巧記 兩子啟動和終止； 目的基因在中間； 標記基因來篩選。,目的基因,四、將目的基因導入受體細胞 1轉化的概念：目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內_的過程。 2將目的基因導入植物細胞 (1)_法:將目的基因導入雙子葉植物和裸子植物。 (2)基因槍法：將目的基因導入單子葉植物常用的方法。 (3)_法：我國科學家獨創(chuàng)的一種方法。,維持穩(wěn)定和表達,農桿菌轉化,花粉管通道,3將目的基因導入動物細胞 (1)方法：_。 (2)常用受體細胞：受精卵。,顯微注射法,4將目的基因導入微生物細胞 (1)方法： 用_處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(這種細胞稱為_)。 感受態(tài)細胞吸收_。 (2)受體細胞：原核細胞(使用最廣泛的是大腸桿菌細胞)。 (3)原核生物的特點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少等。,Ca2,感受態(tài)細胞,重組表達載體DNA分子,五、目的基因的檢測與鑒定 1分子水平檢測 (1)檢測轉基因生物DNA上是否插入了目的基因。 方法：_技術。 (2)檢測目的基因是否轉錄出mRNA。 方法：_雜交技術。 (3)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質。 方法：_雜交技術。 2個體生物學水平鑒定：抗蟲、抗病、抗逆性狀的有無及程度。,DNA分子雜交,分子,抗原抗體,1判一判 (1)所有的目的基因都可從基因文庫中直接獲得。( ) (2)標記基因的作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基因的細胞篩選出來。( ) (3)目的基因導入雙子葉植物一般采用農桿菌轉化法。( ) (4)基因工程常用的受體細胞都是動植物的體細胞。( ) (5)基因工程是否成功需進行個體生物學水平上的鑒定。( ),2連一連 將下列方法技術與其對應內容連線,目的基因的獲取,1基因文庫：基因組文庫和cDNA文庫 (1)基因文庫的含義(如圖所示),(2)cDNA文庫與基因組文庫的主要區(qū)別：,小,大,無,有,無,有,某種生物的部分基因,某種生物的全部基因,可以,部分基因可以,2提取目的基因方法的比較,操作簡單,專一性強,可在短時間內大量擴增目的基因,專一性強,可產生自然界中不存在的新基因,工作量大、盲目性大、專一性差,操作過程較麻煩，技術要求過高,需要嚴格控制溫度、技術要求高,適用范圍小,3PCR技術與生物體內DNA復制的比較,DNA在高溫下變性解旋,解旋酶催化,場所,體外復制,主要在細胞核內,酶,熱穩(wěn)定的DNA聚合酶,細胞內含有的DNA聚合酶,溫度條件,需控制溫度，在較高溫度下進行,細胞內溫和條件,結果,在短時間內形成大量的DNA片段,形成整個DNA分子,原理,DNA雙鏈復制(堿基互補配對),原料,四種游離的脫氧核苷酸,條件,模板、ATP、酶等,特別提醒 獲取目的基因需在受體細胞中表達 (1)真核細胞的基因編碼區(qū)含有不能表達的區(qū)域，因此不能直接用于基因的擴增和表達。獲得真核細胞中的目的基因時，一般用人工合成的方法。 (2)基因工程操作中，只有使用受體生物自身基因的啟動子才比較有利于基因的表達。 (3)通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動子，只將編碼序列導入受體細胞中無法轉錄。,下列獲取目的基因的方法中需要模板的是( ) 從基因文庫中獲取目的基因 利用PCR技術擴增目的基因 反轉錄法 通過DNA合成儀利用化學方法人工合成DNA A B C D 解析 PCR技術利用的是DNA雙鏈復制原理。即將DNA雙鏈之間的氫鍵打開，變成單鏈DNA，作為聚合反應的模板。反轉錄法是以目的基因轉錄成的信使RNA為模板，在反轉錄酶的作用下，先反轉錄形成互補的單鏈DNA，再合成雙鏈DNA。則均不需要模板。,D,(2014甘肅蘭州一中高二檢測)獲取目的基因的方法有多種，下列不屬于目的基因獲取方法的是( ) A從基因組文庫中獲取 B從cDNA文庫中獲取 C直接從受體細胞中獲取目的基因 D利用PCR技術獲取 解析：應該直接從供體細胞中獲取目的基因。,C,基因表達載體的構建,2構建方法：,特別提醒 啟動子和終止子、起始密碼子與終止密碼子的區(qū)別 啟動子起始密碼(子)；終止子終止密碼(子)。 (1)啟動子和終止子都在DNA上，在遺傳信息轉錄時起作用。啟動子是啟動轉錄的開始，終止子是DNA分子上決定轉錄停止的一段DNA序列，其組成單位都是脫氧核苷酸。 (2)起始密碼子和終止密碼子都是mRNA上三個相鄰堿基。起始密碼子決定翻譯的開始，終止密碼子決定翻譯的停止。,(2014聊城高二檢測)下列關于基因表達載體的構建描述錯誤的是( ) A基因表達載體的構建是基因工程的核心 B基因表達載體的構建包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因等部分 C目的基因主要是指編碼蛋白質的基因 D構建的基因表達載體都是相同的 解析 基因表達載體的構建是基因工程的第二步，也是基因工程的核心；一個基因表達載體的組成除目的基因外還必須具有啟動子、終止子、標記基因等部分；目的基因主要是指編碼蛋白質的基因；由于受體細胞不同，基因表達載體的構建也會有差別，不可能都是相同的。,D,由于受體細胞有植物、動物、微生物之分，加上目的基因導入受體細胞的方法不同，因此，基因表達載體的構建也會有差別，不可能千篇一律。,(2014安徽屯溪一中高二質檢)人們常選用的細菌質粒分子往往帶有一個抗生素抗性基因，該抗性基因的主要作用是 ( ) A提高受體細胞在自然環(huán)境中的耐藥性 B有利于對目的基因是否導入進行檢測 C增加質粒分子的分子量 D便于與外源基因連接 解析：抗生素抗性基因為標記基因，便于對目的基因是否導入進行檢測。,B,1目的基因導入受體細胞的過程：,目的基因導入受體細胞,2不同受體細胞的常用導入方法,顯微注射法,Ca2處理法,體細胞,受精卵,原核細胞,目的基因插入Ti質粒的T-DNA上導入植物細胞整合到受體細胞的DNA中表達,目的基因表達載體提純取卵 (受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動物,Ca2處理細胞感受態(tài)細胞表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子,特別提醒 目的基因能否穩(wěn)定遺傳的判斷 目的基因能否在受體細胞內穩(wěn)定保存并表達的關鍵是目的基因是否插入到受體細胞染色體上的DNA分子中。圖中過程b與過程a相比，b會使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達，而a細胞分裂時，細胞質是不均分的，子細胞不一定含有目的基因。,(2014山東濟南高二檢測)農桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了廣泛的運用。如圖為農桿菌轉化法的示意圖，試回答下列問題：,(1)一般情況下農桿菌不能感染的植物是_，利用農桿菌自然條件下感染植物的特點，能實現(xiàn)_。具體原理是在農桿菌的Ti質粒上存在T-DNA片段，它具有可轉移至受體細胞并整合到受體細胞_上的特點，因此只要將攜帶外源基因的DNA片段插入到_(部位)即可。,單子葉植物,目的基因導入植物細胞,染色體的DNA,T-DNA片段(內部),(2)根據T-DNA這一轉移特點，推測該DNA片段上可能含有控制_(酶)合成的基因。 (3)圖中c過程中，能促進農桿菌向植物細胞轉移的物質是_類化合物。 (4)植物基因工程中除了農桿菌轉化法之外，還可采取_。(至少寫出兩種),DNA連接酶、限制酶,酚,基因槍法、花粉管通道法,解析 (1)一般農桿菌不能感染的植物是單子葉植物，可感染雙子葉植物和裸子植物。利用其感染性，可實現(xiàn)目的基因導入植物細胞。真正可轉移至受體細胞并整合到受體細胞染色體的DNA上的是農桿菌T-DNA片段，因此目的基因必須插入到該部位才能成功。(2)根據T-DNA這一轉移特點，可以推測該DNA片段能控制合成DNA連接酶、限制酶以實現(xiàn)與雙子葉植物細胞染色體DNA的整合。(3)植物細胞受傷后可產生酚類物質，促進農桿菌向植物細胞轉移。(4)植物基因工程中除了農桿菌轉化法之外，還有基因槍法和花粉管通道法等。,(1)能促進含目的基因的重組Ti質粒轉入農桿菌中的常用方法是什么？ (2)怎樣操作可促進單子葉植物受農桿菌的感染？ 提示：(1)用Ca2(或CaCl2溶液)處理可增加農桿菌細胞壁的通透性而達到促進含目的基因的重組Ti質粒轉入農桿菌中的目的。 (2)可在單子葉植物受損處加涂酚類物質來吸引更多的農桿菌感染。,下列關于目的基因導入受體細胞的描述不正確的是( ) A基因槍法導入植物體細胞的方法比較經濟有效 B顯微注射技術是轉基因動物中采用最多的方法 C.大腸桿菌最常用的轉化方法是使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變 D農桿菌轉化法是將目的基因導入植物細胞最常用的方法 解析：不同生物目的基因導入的方法不同，每種方法都有利有弊。目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法，該方法比較經濟有效，基因槍法成本較高；目的基因導入動物細胞常用的方法是顯微注射法；大腸桿菌細胞最常用的轉化方法就是用鈣離子處理細胞，使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變,完成轉化過程。,A,目的基因的檢測與鑒定,目的基因是否進入受體細胞,DNA分子雜交技術(DNA和DNA之間),目的基因是否轉錄出mRNA,分子雜交技術(DNA和mRNA之間),目的基因是否翻譯出蛋白質,抗原抗體雜交技術,是否成功顯示出雜交帶,包括抗蟲、抗病的接種實驗，以確定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程產品與天然產品的活性比較，以確定功能是否相同,特別提醒 在DNA分子、mRNA分子上檢測目的基因是否插入、目的基因是否轉錄時，所用的探針都是用放射性同位素等標記的含有目的基因的單鏈DNA片段。,回答有關基因工程的問題： (1)構建基因工程表達載體時，用不同類型的限制酶切割DNA后，可能產生黏性末端，也可能產生_末端。若要在限制酶切割目的基因和質粒后使其直接進行連接，則應選擇能使二者產生_(相同、不同)黏性末端的限制酶。,平,相同,(2)利用大腸桿菌生產人胰島素時，構建的表達載體含有人胰島素基因及其啟動子等，其中啟動子的作用是_。在用表達載體轉化大腸桿菌時,常用_處理大腸桿菌，以利于表達載體進入;為了檢測胰島素基因是否轉錄出了mRNA，可用標記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交,該雜交技術稱為 _。為了檢測胰島素基因轉錄的mRNA是否翻譯成_,常用抗原抗體雜交技術。,RNA聚合酶識別和結合的部位,Ca2,分子雜交技術,蛋白質,解析 (1)限制酶切割產生兩種末端；黏性末端和平末端；若用DNA連接酶連接兩個末端，兩個末端必須是相同的。 (2)基因工程檢測的方法：檢測目的基因是否導入，使用DNA分子雜交技術；檢測目的基因是否轉錄，使用分子雜交技術;檢測是否形成蛋白質，使用抗原抗體雜交技術。,(2014陜西西安高二檢測)下列哪項表述說明了目的基因表達成功( ) A用DNA探針檢測目的基因出現(xiàn)雜交帶 B用DNA探針檢測mRNA出現(xiàn)雜交帶 C用抗原抗體雜交檢測蛋白質出現(xiàn)雜交帶 D以上都不能說明 解析：由于基因工程產生與天然產品的功能不一定相同，往往需要進行活性的比較，才能確定功能程度，最終說明目的基因是否表達成功。,D,