基因工程的基本操作程序-医学知识.ppt

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,*,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,一、基因工程的基本操作程序,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,核心,阅读,P8-11,，思考下列问题：,1,、目的基因主要是指,_,2,、获取目的基因的常用方法有哪些？,3,什么是基因文库？什么是基因组文库？什么是部分基因文库？,4,怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因？,5,PCR,技术的原理,前提,原料,结果,过程,第一步：目的基因的获取,1,、目的基因主要是指,_,编码蛋白质的结构基因,请举出三个以上的例子,2,、获取目的基因的常用方法：,（,1,）从基因文库中获取,（,2,）利用,PCR,技术扩增,（,3,）人工合成,基因操作的基本步骤,(1),从基因文库中获取目的基因,概念：,基因文库,（,gene library,）,基因组文库,部分基因文库,（如,cDNA,文库）,将含有某种生物不同基因的许多,DNA,片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库,(gene library),基因组文库,:,基因文库中包含了一种生物,所有,的基因,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种生物的,一部分,基因,这种基因文库叫做部分基因文库,.,基因组文库与部分基因文库的关系,（一）基因文库的构建,（,1,）基因组文库的构建,提取某生物,全部,DNA,用适当,限制酶切割,许 多,DNA,片段,与载体连接,导入受体菌群,该生物基,因组文库,（每个受体菌含有一段不同的,DNA,片段）,（,2,）,cDNA,文库的构建,mRNA,反转录形成,与载体连接,导入受体菌群,mRNA,逆转录酶,单链,DNA,DNA,聚合酶,双链,DNA,(,cDNA,),该生物,cDNA,文库,（,2,）利用,PCR,技术扩增目的基因,PCR,聚合酶链式反应,是一项生物,体外复制,特定,DNA,片段的核酸合成技术。通过此技术，可短时间内大量扩增目的基因。,PCR,技术,原理：,前提：,原料,结果：,DNA,复制,一段已知目的基因的核苷酸序列,以,_,方式扩增，,即,_,（,n,为扩增循环的次数）,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）,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,部分引物与模板的单链,DNA,的特定互补部位相配对和结合,延伸：,加热至,70,75,以目的基因为模板，合成互补的新,DNA,链,变性,退火,延伸,(,二,),利用,PCR,技术扩增目的基因,PCR,的基本反应步骤,变性,90-95,C,延伸,70-75,C,退火,55-60,C,PCR,总结,：,（,3,）人工合成,根据,已知的核苷酸序列,，通过,DNA,合成仪化学方法直接人工合成。,本节小结,1,、基因工程的四大基本操作步骤。,2,、目的基因获取的三种方法。,1,、构建基因组,DNA,文库时，首先应分离细胞的,A,、染色体,DNA B,、线粒体,DNA,C,、总,mRNA D,、,tRNA,2,、目的基因可从基因文库中获得，下列有关基因文库的描述正确的是,A,、某生物的全套基因就是一个基因文库,B,、将含有某种生物不同的许多,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,、含有一种生物所有基因的基因文库叫做基因组文库,D,、含有一种生物的一部分基因的基因文库叫,cDNA,文库,A,C,小试牛刀,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,D,4,、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是,(),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,5,、下列获取目的基因的方法中需要模板链的是,(),从基因文库中获取目的基因 利用,PCR,技术扩增目的基因 反转录法 通过,DNA,合成仪利用化学方法人工合成,A,B,C,D,A,D,第二课时 基因表达载体的构建,学习目标：,1,、说出基因表达载体的组成部分，并理解每部分的功能。,2,、掌握基因表达载体构建是基因工程的核心,1.,基因表达载体的组成,：,它们有什么作用？,a.,目的基因,b.,启动子,c.,终止子,d.,标记基因,位于基因的首端,是,RNA,聚合酶识别和结合部位,位于基因的尾端,终止转录,检测受体细胞是否含有目的基因,第二步、基因表达载体的构建,e.,复制原点,复制开始的地方,质粒,目的基因,限制酶处理,一个切口,两个黏性末端,两个切口,获得目的基因,DNA,连接酶,表达载体,同种,2.,如何构建基因表达载体？,寻根问底,将生物的所有,DNA,直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？,有人采用总,DNA,注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总,DNA,提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物，没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物,不好检测与筛选,同时也无法增强目的基因的表达水平,也不能确定目的基因产物的存在部位。,3,、构建基因表达载体的目的,思考：,若不构建基因表达载体，直接将目的基因导入受体细胞，这样可以完成任务吗？为什么？,不能，目的基因不能稳定存在，不能表达，,也不能遗传给子代。,a,、使目的基因在受体细胞中稳定存在,b,、使目的基因复制并遗传给下一代,c,、同时使目的基因能表达和发挥作用。,受体生物,植物,动物,微生物,受体细胞,导入方法,受精卵或,体细胞,受精卵,细胞,/,个体,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,显微注,射技术,用,Ca,2+,处理成感受态细胞,第三步：将目的基因导入受体细胞,一、转化：,二、完成表格,目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。,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。这是单子叶植物中常见的导入方法。,（,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,微生物作受体细胞优点：,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,本节小结,1,、基因表达载体的构成主要包括哪几部分？,2,、为什么要构建基因表达载体？,3,、常见的三种将基因表达载体导入受体细胞的方法。,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,B,小试牛刀,2.,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,1,，右图是基因表达载体结构示意图，,请根据基因工程 的有关知识，,回答下列问题：,（,1,）图中,A,段是,_,。,抗生素抗性基因可作为,_,(2),构建基因表达载体时需要用到,两种工具酶,_,和,_,。若所使用的是,Sma,I,酶,其识别的碱基序列和酶切位点为,CCC GGG,则要求使用,_,DNA,连接酶。,(3),若要获得转基因抗虫棉，通常要把重组,DNA,导入土壤农杆菌。抗虫基因能否在棉花 植株体内成功表达的关键是：,_,。,标记基因,终止子,T,4,抗虫基因进入棉花细胞并,插入到棉花细胞的染色体,DNA,上,限制酶,DNA,连接酶,第三课时 目的基因的检测和鉴定,学习目标,1,、说出目的基因在分子水平检测的三种方法并理解其检测的原理。,2,、说出目的基因在个体生物学水平的鉴定方法。,复习回顾,1,）将目的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,第四步：目的基因的检测与鉴定,检测,导入检测：目的基因是否导入受体细胞,方法,DNA,分子杂交,表达检测,转录检测,分子杂交,翻译检测,抗原抗体,杂交,分子检测法,鉴定,抗虫鉴定,抗病鉴定,活性鉴定等,个体水平的鉴定,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,小片段上用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，以此作为,探针。,之后同被检测的,DNA,序列进行杂交，从而检出所要查明的,DNA,或基因。,返 回,1,、用,-,珠蛋白的,DNA,探针可以检测出的遗传病是,(),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,B,A,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,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,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,、目的基因的检测和表达,C,、将目的基因导入受体细胞,D,、目的基因与运载体结合,C,6,）（,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,