基因工程的基本操作程序(中图版补充人教版内容)ppt课件.ppt

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1、,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,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,RNA聚合酶:能够识别启动子上结合位点的一种蛋白质.,RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点,并与其结合。,转录开始后,RNA聚合酶沿DNA分子移动,并以DNA分子的一

2、条链为模板合成RNA。,转录完毕后,RNA链释放出来,紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下来。,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,有调控遗传信息表达的核 苷酸序列.包括启动子和终止子,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,2、真核细胞的基因结构,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:,真核细胞的 基因结构,编码区,非编码区,外显子:能编码

3、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(启动子)。,非编码序列:,包括非编码区和内含子,3、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,1.2 基因工程的基本操作程序,基因工程基本操作的四个步骤,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,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

4、文库中获取,3、利用PCR技术扩增,4、人工合成,2、鸟枪法,1、从基因文库中获取目的基因,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,(1).基因文库,基因组文库的构建,(2).基因文库的构建方法,通过对受体菌的培养而储存基因, cDNA文库的构建-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。,目的基因的mRNA,单链DNA,反转录酶,DNA聚合酶,双链DNA(目的基因),基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较,怎样从基因文库中得到我

5、们所需的目的基因呢?,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,从基因文库中得到目的基因的方法,2、利用PCR技术扩增目的基因, 概念:PCR全称为_,是一项 在生物_复制_的核酸合成技术,条件:_、 _、_ 、 _.前提条件:,原理:_,方式:以_方式扩增,即_(n为扩增循 环的次数),结果:,聚合酶链式反应,体外,特定DNA片段,DNA复制,已知基因的核苷酸序列,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,过程:,a、DNA变性(90-95):双链

6、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,3、人工合成法:,基因较小,核苷酸序列已知,可以利用DNA合成仪人工合成,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

7、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,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启动子、终止子对于目的基因表达必不可少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

8、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 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,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。,过程:,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方法:显微注射法程序:,目的基因表达载体提纯 取卵(受精卵) 显微

9、注射 受精卵 新性状动物,3、将目的基因导入微生物细胞原核生物特点:繁殖快、单细胞、遗传物质少方法:,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,.首先取出转基因生物的基因组DNA.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.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

10、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。,(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,方法:,分 子 杂 交,方法:,抗原抗体杂交,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,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

11、基因的检测与鉴定检测:是否插入、转录、翻译鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等,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”),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

12、植株需要利用 技术,该技术的核心是 和 。(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。,答案:(1)a a (2)基因枪法(花粉管通道法)(3)植物组织培养(1分) 脱分化(去分化) 再分化(4)耐盐基因(目的基因) 一定浓度盐水浇灌(移栽到盐碱地中),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

13、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,(四)目的基因的检测与鉴定,检查是否成功,检测,鉴定,检测转基因生物染色体的DNA 上是否插入了目的基因,检测目的基因是否转录出了mRNA,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,

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