生物：1.2《基因工程的基本操作程序》ppt(新人教版选修3).pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因工程的基本操作程序,第1页,原核细胞基因结构(补充内容）,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,开启子,终止子,不编码蛋白质。,：编码蛋白质,连续不间断,编码区,非编码区,原核细胞 基因结构,调控遗传信息表示,上,游有开启子，下游有终止子,开启子,第2页,真核细胞基因结构（补充内容）,编码区,非编码区,非编码区,与RNA聚合酶,结合位点,内含子,外显子,开启子,终止子,编码区上游,编码区下游,真核细胞 基因结构,编码区,非编码区,外显子：能编码蛋白质序列,内含子：不能编码蛋白质序列,：,有调控作用,上游有开启子，下游有终止子,非编码序列：,包含非编码区和内含子,第3页,原核细胞,真核细胞,不一样点,编码区是,_,编码区是间隔、_,相同点,都由能够编码蛋白质_和含有调控作用_区组成,原核细胞与真核细胞基因结构比较,连续,不连续,编码区,非编码,第4页,基因工程基本操作程序,1、目标基因获取,2、基因表示载体构建,3、将目标基因导入受体细胞,4、目标基因检测与判定,第5页,当前被较广泛提取使用目标基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。,基因操作基本步骤,一、目标基因获取,将需要基因从供体生物细胞内提取出来。,供体生物细胞,取出DNA,用限制酶剪去多出部分,目标基因,限制酶,第6页,一、目标基因获取,1、目标基因主要是指_,编码蛋白质结构基因,请举出三个以上例子,2、获取目标基因惯用方法,（1）从基因文库中获取,（2）利用PCR技术扩增,（3）人工合成,第7页,(1)从基因文库中获取目标基因,什么是基因文库？,什么是基因组文库？,什么是部分基因文库？,怎样从基因文库中得到我们所需目标基因？,目标基因相关信息与什么相联络？,第8页,概念：,基因文库,（gene library）,基因组文库,部分基因文库,（如cDNA文库）,将含有某种生物不一样基因许多DNA片段,导入受体菌群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物不一样基因,称为基因文库(gene library),第9页,基因组文库:,基因文库中包含了一个生物全部基因,这种基因文库叫做基因组文库.,部分基因文库:,基因文库中包含了一个生物一部分基因,这种基因文库叫做部分基因文库.,第10页,基因组文库与部分基因文库关系,第11页,第12页,思索：,基因文库怎样构建？,假如用某种生物发育某个时期mRNA 反转录产生,各种互补DNA（也叫cDNA）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，那么，这个受体菌群体就组成了这种生物,cDNA文库,。这种方法称,反转录法,第13页,cDNA,文库构建,mRNA,反转录,cDNA,(互补DNA）,DNA聚合酶,双链DNA,反转录法：,基因重组,反转录酶,mRNA,cDNA,第14页,基因组DNA文库,cDNA文库,基因组DNA文库与cDNA文库比较,第15页,（3）,怎样从基因文库中得到所需要基因？,依据：目标基因相关信息。,如：依据,基因核苷酸序列,基因功效基因在染色体上位置,基因转录产物mRNA,基因翻译产物蛋白质,等特征。,第16页,1、构建基因组DNA文库时，首先应分离细胞,A、染色体DNA B、线粒体DNA,C、总mRNA D、tRNA,2、目标基因可从基因文库中取得，以下相关基因文库描述正确是,A、某生物全套基因就是一个基因文库,B、将含有某种生物不一样许多DNA片段，导入某个生物 体内，则这个生物就是一个基因文库,C、含有一个生物全部基因基因文库叫做基因组文库,D、含有一个生物一部分基因基因文库叫cDNA文库,A,C,第17页,（2）利用PCR技术扩增目标基因,PCR,聚合酶链式反应,是一项生物,体外复制,特定,DNA,片段核酸合成,技术,。经过此技术，可获取大量目标基因。,第18页,PCR技术,原理：,前提：,原料,方式,PCR扩增仪,DNA复制,一段已知目标基因核苷酸序列,：以_方式扩增，,即_（n为扩增循环次数）,指数,2,n,模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；离子,第19页,过程,变性、退火、延伸三步曲,变性：,加热至,90,95,双链DNA解链成为单链DNA,退火：,冷却至,55,60,部分引物与模板单链DNA特定互补部位相配对和结合,延伸：,加热至,70,75,以目标基因为模板，合成互补新DNA链,变性,退火,延伸,第20页,1、在遗传工程中，若有一个控制有利性状DNA分子片段为ATGTGTACAC，要使其数量增多，可用PCR技术进行人工复制，复制时应给予条件是,双链DNA分子为模板 ATGTG或TACAC模板链 四种脱氧核苷酸 四种核苷酸 DNA聚合酶 热稳定DNA聚合酶引物 温度改变 恒温,A B,C D,D,2、在基因工程中，把选出目标基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸是460个）放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸个数是,A.540个 B.8100个 C.17280个D.7560个,B,第21页,（3）人工合成,依据已知氨基酸序列合成DNA,蛋白质氨基酸序列,mRNA核苷酸序列,结构基因核苷酸序列,推测,推测,目标基因,化学合成,第22页,1、在已知序列信息情况下，获取目标基因最方便方法是,A、化学合成法 B、基因组文库法,C、cDNA文库法 D、聚合酶链反应,2、以下获取目标基因方法中需要模板链是,从基因文库中获取目标基因 利用PCR技术扩增目标基因 反转录法 经过DNA合成仪利用化学方法人工合成,A B C D,A,D,第23页,3、目标基因主要是指_结构基因。取得目标基因常见方法有三种：（1）从基因文库中获取目标基因，依据基因_序列，基因在_上位置，基因_产物mRNA，基因_产物蛋白质等获取目标基因。（2）利用PCR技术扩增目标基因，该技术是一项在_完成核酸合成技术，前提条件是有一段已知目标基因_序列，方便于合成_。（3）假如基因较小且核苷酸序列已知，能够经过_方法。,编码蛋白质,核苷酸,染色体,转录,表示,体外,核苷酸,引物,人工合成,第24页,二、基因表示载体构建关键,（1）用一定_切割质粒，使其出现一个切口，露出_。,（2）用_切断目,基因，使其产生_,_。,（3）将切下目标基因片段插入质粒_处，再加入适量_，形成了一个重组,DNA分子（重组质粒）,限制酶,黏性末端,同一个限制酶,黏性末端,切口,DNA连接酶,相同,1.过程:,第25页,质粒,目标基因,限制酶处理,一个切口,两个黏性末端,两个切口,取得目标基因,DNA连接酶,表示载体,同种,1.过程:,第26页,2、基因表示载体作用,a、使目标基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代,b、同时使目标基因能表示和发挥作用,思索：,作为基因工程表示载体，只需含有目标基因就能够完成任务吗？为何？,第27页,不能够。因为目标基因在表示载体中得到表示并发挥作用，还需要有其它控制元件，如开启子、终止子和标识基因等。必须构建上述元件主要理由是：,（1）生物之间进行基因交流，只有使用,受体生物本身基因,开启子才能比较有利于基因表示；,（2）经过cDNA文库取得目标基因没有开启子，只将编码序列导入受体生物中无法转录；,（3）目标基因是否导入受体生物中需要有筛选标识；,（4）为了增强目标基因表示水平，往往还要增加一些其它调控元件，如增强子等；,（5）有时需要确定目标基因表示产物存在于细胞什么部位，往往要加上能够标识存在部位基因（或做成目标基因与标识基因融合基因），如绿色荧光蛋白基因等。,第28页,3.基因表示载体组成：,它们有什么作用？,a、目标基因,b、开启子,c、终止子,d、标识基因,位于基因首端,是mRNA结合位点,位于基因末端,终止转录,检测目标基因是否导入受体细胞,第29页,1、（多项选择）一个基因表示载体构建应包含,A目标基因 B开启子 C终止子 D标识基因,ABCD,2、以下关于基因表示载体叙述不正确是,A开启子是与RNA聚合酶识别和结合部位，是起始密码,B开启子和终止子都是特殊结构DNA短片段，对mRNA转录起调控作用,C标识基因是为了判别受体细胞中是否有目标基因从而便于筛选,D基因表示载体构建视受体细胞及导入方式不一样而有所差异,A,3、当前转基因工程能够,A.打破地理隔离但不能突破生殖隔离,B.打破生殖隔离但不能突破地理隔离,C.完全突破地理隔离和生殖隔离,D.部分突破地理隔离和生殖隔离,C,第30页,惯用受体细胞：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,将目标基因导入受体细胞原理,借鉴,细菌或病毒侵染细胞,路径。,三、将目标基因导入受体细胞,第31页,1、,将目标基因导入植物细胞,（1）农杆菌转化法,特点:,能感染,双子叶植物,和,祼子植物,对单子叶植物无感染能力,Ti质粒,TDNA可转移至受体细胞并整合到其染色体上,转化过程:,Ti质粒,目标基因,构建,表示载体,导入,植物细胞,插入,植物细胞染色DNA,表示,新性状,转入,农杆菌,第32页,（2）基因枪法,基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生动力，将包裹在金属颗粒表面表示载体DNA打入受体细胞中，使目标基因与其整合并表示方法。,第33页,（3）花粉通道法,植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目标基因），使目标基因借助花粉管通道进入受体细胞。,第34页,2、,将目标基因导入动物细胞,方法:,显微注射技术,操作程序,:,提纯含目标基因表示载体,取受精卵,显微注射,移植到子宫,受精卵发育,新性状动物,第35页,3、,将目标基因导入微生物细胞,惯使用方法,：Ca,2+,处理,惯用菌,：大肠杆菌,微生物作受体细胞原因：,繁殖快,、多为单细胞、遗传物质相对少,过程：,Ca,2+,处理,大肠杆菌,感受态细胞,表示载体与感受态细胞混合,感受态细胞吸收DNA,第36页,1、基因工程中科学家惯用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是,A结构简单、操作方便 B繁殖速度快,C遗传物质含量少、简单 D性状稳定、变异少,2、基因工程惯用受体细胞有,大肠杆菌 枯草杆菌 支原体 动植物细胞,A B C D,B,D,3、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工，在基因操作基本步骤中，不进行碱基互补配正确步骤是,A.人工合成基因 B.目标基因与运载体结合,C.将目标基因导入受体细胞 D.目标基因检测和表示,C,第37页,4.采取基因工程方法培育抗虫棉，以下导入目标基因做法正确是,将毒素蛋白质注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白DNA序列注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉子房并进入受精卵中 将编码毒素蛋白DNA序列与质粒重组，导入细菌感染棉体细胞，再进行组织培养,A B C D,C,5.以下属于基因工程中导入目标基因方法是,农杆菌转化法 基因枪法 花粉管道法 显微注射法 胚胎移植 DNA分子杂交法,A B,C D,C,第38页,(四)目标基因检测与判定,检测,导入检测：目标基因是否导入受体细胞,方法,DNA分子杂交,表示检测,转录检测分子杂交,翻译检测,抗原抗体,杂交,分子检测法,判定,抗虫判定,抗病判定,活性判定等,个体水平判定,第39页,知识延伸,DNA分子杂交技术,该方法是依据碱基互补配对标准，把互补双链DNA解开，把单股DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标识，之后同被检测DNA中同源互补序列杂交，从而检出所要查明DNA或基因。,第40页,返 回,第41页,1、用-珠蛋白DNA探针能够检测出遗传病是,A镰刀状细胞贫血症 B白血病,C坏血病 D苯丙酮尿症,A,2、应用基因工程技术诊疗疾病过程中必须使用基因探针才能到达检测疾病目标。这里基因探针是,A用于检测疾病医疗器械,B用放射性同位素或荧光分子等标识DNA分子,C合成,-珠蛋白DNA,D合成苯丙羟化酶,DNA片段,B,第42页,思索与探究：,2.依据农杆菌可将目标基因导入双子叶植物机理,你能分析出不能导入单子叶植物原因吗?若将一个抗病基因导入小麦中,理论上讲你应该怎样做?,要选择适当农杆菌菌株，因为不是全部农杆菌菌株都能够侵染单子叶植物；要加趋化和诱导物质，普通为乙酰丁香酮等，目标是使农杆菌向植物组织受伤部位靠拢（趋化性）和激活农杆菌Vir区（诱导）基因，使T-DNA转移并插入到染色体DNA上。,3.利用大肠杆菌能够生产出人胰岛素，联络前面相关细胞器功效知识，结合基因工程操作程序基本思绪，思索一下，若要生产人糖蛋白，能够用大肠杆菌吗？,有些蛋白质肽链上有共价结合糖链，这些糖链是在内质网和高尔基复合体上加工完成，内质网和高尔基复合体存在于真核细胞中，大肠杆菌不存在这两种细胞器，所以，在大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能。,第43页,4.-珠蛋白是动物血红蛋白主要组成成份。当它成份异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。假如让你用基因工程方法，使大肠杆菌生产出鼠-珠蛋白，想一想，应怎样进行设计？,（,1,）从小鼠中克隆出,-珠蛋白基因编码序列（cDNA)。,（2）将cDNA前接上在大肠杆菌中能够适用开启子，另外加上抗四环素基因，构建成一个表示载体。,（3）将表示载体导入无四环素抗性大肠杆菌中，然后在含有四环素培养基上培养大肠杆菌。假如表示载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会不含有抗四环素基因而死掉；假如培养基上长出大肠杆菌菌落，则表明-珠蛋白基因已进入其中。,（4）培养进入了-珠蛋白基因大肠杆菌，搜集菌体，破碎后从中提取-珠蛋白。,第44页,复习题,1）将目标基因导入受体细胞有哪些方法?(试举例说明),2）简述农杆菌转化法,第45页,4）相关基因工程叙述正确是 （）,A、限制酶只在取得目标基因时才用,B、重组质粒形成在细胞内完成,C、质粒都可作为运载体,D、蛋白质结构可为合成目标基因提供资料,D,3）相关基因工程叙述中，错误是（）,A、DNA连接酶将黏性末端碱基对连接起来,B、限制性内切酶用于目标基因取得,C、目标基因须由运载体导入受体细胞,D、人工合成目标基因不用限制性内切酶,A,第46页,5）,基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工。在基因操作基本步骤中，不进行碱基互补配正确步骤是,A、人工合成目标基因 B、目标基因检测和表示,C、将目标基因导入受体细胞 D、目标基因与运载体结合,C,6）（,多项选择）人们利用基因工程方法，用大肠杆菌生产人类胰岛素，这一过程包括到（）,A.用适当酶对胰岛素基因与运载体进行切割并连接,B.把重组后DNA分子导入受体细菌内进行扩增,C.检测重组DNA分子是否导入受体细菌内并表示出性状,D.筛选出能产生胰岛素“工程菌”,ABCD,7）,以下哪项不属于基因工程技术步骤（）,A基因转移 B基因扩增,C基因检测 D基因表示,B,第47页,非编码区,非编码区,编码区,RNA聚合酶结合位点,外显子,内含子,终止子,基因结构,开启子,原核,真核,第48页,