人教版选修3-专题1-12基因工程的基本操作程序.ppt

<p>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,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,（一）目的基因的提取,目的基因：主要是指,_,。,获取方法：,1,、,_,中获取目的基因,2,、,PCR,反应扩增,DNA,2,、,人工合成法,：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过,DNA,合成仪,用化学方法直接人工合成。,基本操作步骤,从,基因文库,编码蛋白质的结构基因,从基因文库中获取目的基因,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的目的基因？,目的基因的有关信息与什么相联系？,1.,从,基因文库,中获取目的基因,基因文库：,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。,基因文库,基因组文库,部分基因文库,（如,cDNA,文库）,一种生物,所有,的基因,一种生物的,一部分,基因,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,基因的结构,启动子,原核,真核,一个典型的,原核细胞,基因结构示意图,编码区,:,组成基因的,核苷酸序列可以分为不同的区段,有的区段能够转录为相应的信使,RNA,，进而指导蛋白质的合成，这样的区段叫做编码区。,非编码区：,有的区段不能转录为信使,RNA,，也就是说,不能编码蛋白质,，这样的区段叫做非编码区。,一个典型的,真核细胞,基因结构示意图,真核细胞基因结构的主要特点是：,编码区是间隔的、不连续的。,能够编码蛋白质的序列叫做,外显子,，,一般不能够编码蛋白质的序列叫做,内含子,。,2.PCR,技术,多聚酶链式反应,（体外）,原理：,前提：,条件：,PCR,扩增仪,DNA,双链复制的基本原理,一段已知目的基因的核苷酸序列,四种脱氧核苷酸（,dNTP,）,一对引物,热稳定,DNA,聚合酶,(,Taq,酶,）,DNA,的两条链为模板,温度控制,方式：,以,_,形式扩增，即,_,（,n,为扩增循环的次数）,指数,2,n,过程,变性、退火、延伸三步曲,变性：,加热至,9095,双链,DNA,解链成为单链,DNA,退火：,冷却至,5560,部分引物与模板的单链,DNA,的特定互补部位相配对和结合,延伸：,加热至,7075,以目的基因为模板，合成互补的新,DNA,链,变性,退火,延伸,需要提供合成模板；,合成的方向都是,5,3,。,DNA,聚合酶不能起始新的,DNA,链，必须要有引物提供,3,-OH,；,核糖,脱氧核糖,5,/,3,/,G,G,T,C,3,/,5,/,G,A,C,C,5,/,3,/,引物,G,G,1.,目的基因,DNA,受热变性，解链；,2.,引物与单链互补结合；,3.,合成链在,DNA,聚合酶作用下进行延伸。,5,/,3,/,A,G,引物,利用,PCR,技术扩增目的基因,胞内,DNA,复制与,PCR,技术的比较：,高温变性,Taq,DNA,聚合酶,DNA,母链,dNTP,3,个温度,DNA,或,RNA,1.,下表关于基因工程中有关基因操作,的名词及对应的内容，正确的组合是,2,、下列属于获取目的基因的方法的是,(),利用,mRNA,反转录形成,从基因组文库中提取,从受体细胞中提取,利用,PCR,技术,利用,DNA,转录,人工合成,A.B.C.D.,3,、,在遗传工程中，若有一个控制有利性状的,DNA,分子片段为,ATGTG,TACAC,，要使其数量增多，可用,PCR,技术进行人工复制，复制时应给予的条件是,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,温度变化,恒温,A,B,C,D,4,、在基因工程中，把选出的目的基因（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的个数是,A.540,个,B.8100,个,C.17280,个,D.7560,个,消耗的脱氧核苷酸数,设亲代,DNA,分子中含有某种脱氧核苷酸数,m,个，则：,(1),经过,n,次复制，共需要消耗游离的该脱氧核苷酸数：,(2),在第,n,次复制时，共需要消耗游离的该脱氧核苷酸数：,m(2,n,-1),m 2,n-1,（二）基因表达载体的构建,核心,质粒,DNA,分子,一个,切口,两个,黏性末端,两个,切口,获得目的基因,DNA,连接酶,重组,DNA,分子（重组质粒）,同一种 限制酶,目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的,基因重组,的过程。,（,1,）用一定的,_,切割质粒，使其出现一个切口，露出,_,。,（,2,）用,_,切断目的基因，使其产生,_,。,（,3,）将切下的目的基因片段插入质粒的,_,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,同一种限制酶,相同,的黏性末端,切口,DNA,连接酶,重组质粒形成过程,:,科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才获得成功。,起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。,然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子,(,抗虫基因首端,),，导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有,启动子,、,抗虫基因的质粒中插入终止子,(,抗虫基因末端,),，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。,资 料,:,基因表达载体构建,基因表达载体的组成：,目的：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。,a,、目的基因,b,、启动子,c,、终止子,d,、标记基因,启动转录,是,RNA,聚合酶的,识别,和,结合,部位,位于基因的末端,终止转录,检测,目的基因是否导入受体细胞，,筛选,出含目的基因的受体细胞,1,、（多选）一个基因表达载体的构建应包括,A,目的基因,B,启动子,C,终止子,D,标记基因,ABCD,2,、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是,A,启动子是与,RNA,聚合酶识别和结合的部位，是起始密码,B,启动子和终止子都是特殊结构的,DNA,短片段，对,mRNA,的转录起调控作用,C,标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因从而便于筛选,D,基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同而有所差别,A,3,、目前转基因工程可以,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,(,三,),将目的基因导入受体细胞,常用的受体细胞：,动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。,将目的基因导入受体细胞的原理：,借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。,转化,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,导入植物 细胞：,（三）将目的基因导入受体细胞,导入动物 细胞：,导入微生物细胞：,受体细胞 导入方法,体细胞 受精卵,受精卵,显微注射法,Ca,2,处理法,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,1,、将目的基因导入植物细胞,（,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,的,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,目的基因,构建,表达载体,导入,植物细胞,插入,植物细胞染色,DNA,表达,新性状,转入,农杆菌,（,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的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体,DNA,打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。,（,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，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加,DNA,（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。,2,、将目的基因导入动物细胞,方法,:,显微注射技术,操作程序,:,提纯含目的基因表达载体,取受精卵,显微注射,移植到子宫,受精卵发育,新性状动物,3,、将目的基因导入微生物细胞,常用法,：,Ca,2+,处理,常用菌,：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,表达载体与感受态细胞混合,感受态细胞吸收,DNA,增大细胞壁的通透性,1,、基因工程中科学家常用细菌、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,、基因工程常用的受体细胞有,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,4.,采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是,将毒素蛋白质注射到棉受精卵中,将编码毒素蛋白的,DNA,序列注射到棉受精卵中,将编码毒素蛋白的,DNA,序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中,将编码毒素蛋白的,DNA,序列与质粒重组，导入细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养,A,B,C,D,C,5.,下列属于基因工程中导入目的基因方法的是,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,目的基因是否插入转基,因生物染色体的,DNA,上,（四）目的基因的检测与鉴定,目的基因是否表达：,目的基因是否转录,：,方法,:,DNA,分子杂交,方法,:,分 子 杂 交,方法,:,抗原抗体杂交,鉴定,抗虫性鉴定、抗病性鉴定、生物活性鉴定等（,生理、性状水平的检测,）,检测,知识延伸,DNA,分子杂交技术,该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链,DNA,解开，把单股的,DNA,小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的,DNA,中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的,DNA,或基因。,基因工程概念解读：,基因重组,体外,基因,DNA,分子水平,剪切,拼接,导入,表达,新的生物类型和生物产品,密码子的通用性：,生物界共用一套相同的密码子,基本单位相同,结构相同,碱基配对方式相同,安全性问题：生物安全、食品安全、环境安全,转基因抗虫棉,打破生殖隔离,定向改造生物,时间短,1,、基因工程中科学家常用细菌、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,、基因工程常用的受体细胞有,大肠杆菌,枯草杆菌,支原体,动植物细胞,A,B,C,D,B,D,2,、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,3.,采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是,将毒素蛋白质注射到棉受精卵中,将编码毒素蛋白的,DNA,序列注射到棉受精卵中,将编码毒素蛋白的,DNA,序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中,将编码毒素蛋白的,DNA,序列与质粒重组，导入细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养,A,B,C,D,C,4.,下列属于基因工程中导入目的基因方法的是,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,5,、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是,A,用于检测疾病的医疗器械,B,用放射性同位素或荧光分子等标记的,DNA,分子,C,合成,-,珠蛋白的,DNA,D,合成苯丙羟化酶的,DNA,片段,6.,细菌的质粒分子带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因在基因工程中的主要作用是,A,提高受体细胞在自然环境中的耐药性,B,有利于对目的基因是否导入进行检测,C,增加质粒分子的分子量,D,便于与外源基因连接,7.,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,重组质粒的形成是在细胞内完成的,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,8.,哪项不是基因表达载体的组成部分,(),A.,启动子,B.,终止密码,C.,标记基因,D.,目的基因,9.,下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法,(),A,基因枪法,B,显微注射法,C.,农杆菌转化法,D,花粉管通道法,10,）（,多选）人们利用基因工程的方法，用大肠杆菌生产人类胰岛素，这一过程涉及到（）,A.,用适当的酶对胰岛素基因与运载体进行切割并连接,B.,把重组后的,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达出性状,D.,筛选出能产生胰岛素的“工程菌”,ABCD,</p>