基因工程的基本工具和基本操作程序培训课件.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,基因工程的基本工具和基本操作程序,*,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,*,基因工程的基本工具和基本操作程序,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,基因工程的基本工具和基本操作程序,*,基因工程的基本工具和基本操作程序,高频考点突破,考点一 基因工程的概念理解和理论基础,1.基因工程的概念理解,(1)操作环境：体外关键步骤“表达载体的构,建”的环境。,2,基因工程的基本工具和基本操作程序,(2)操作水平：分子水平。,(3)原理:基因重组。,(4)优点,与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。,与诱变育种相比：定向改造生物性状。,(5)本质:甲(供体提供目的基因)乙(受体表达,目的基因),即基因未变、合成蛋白质未变,只是合,成场所的转移。,3,基因工程的基本工具和基本操作程序,2.基因工程的基本原理和理论基础概括如下图,提醒,若题目强调“目的基因”的表达过程,则只,包括“转录和翻译”两个过程,不包括目的基因的,复制。,4,基因工程的基本工具和基本操作程序,考点二 基因工程的操作工具,1.限制性核酸内切酶“分子手术刀”,(1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。,(2)化学本质：蛋白质。,(3)作用,(4)作用特点：特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列,切割特定位点。,(5)切割方式,(6)切割部位：磷酸二酯键,催化作用,所以可重复利用,可用于DNA的切割获取目的基因和载体的切割,错位切：产生两个相同的黏性末端,平切：形成平末端,5,基因工程的基本工具和基本操作程序,提醒,切割的化学键为磷酸二酯键。,在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端。,将一个基因从DNA分子上切割下来,产生两个切口,同时形成四个粘性末端,切割载体产生一个切口，形成两个粘性末端。,不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末,端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶产生的,黏性末端不相同。,6,基因工程的基本工具和基本操作程序,2.DNA连接酶“分子缝合针”,常用类型,E,coli,DNA连接酶,T,4,DNA连接酶,来源,大肠杆菌,T,4,噬菌体,功能,连接黏性末端,连接黏性末端或平末端,结果,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,7,基因工程的基本工具和基本操作程序,拓展提升,DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,DNA 连接酶,DNA 聚合酶,作用实质,都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,是否需模板,不需要,需要,连接DNA链,双链,单链,作用过程,在两个DNA片段之,间形成磷酸二酯键,将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3端的羟基上,形成磷酸二酯键,作用结果,将两个 DNA片段连接成重组 DNA分子,合成新的DNA分子,8,基因工程的基本工具和基本操作程序,提醒,一般来说,天然载体往往不能满足人类的,所有要求,因此人们根据不同的目的和需要,对某,些天然的载体进行人工改造。,常见的标记基因有抗生素基因、产生特定颜色,的表达产物基因、发光基因等。,作为载体必须具有多个限制酶切点,而且每种酶,的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别,单一切点,若载体上有一个以上的酶切点,则切割,重组后可能丢失某些片段,若丢失的片段含复制起,点区,则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载,10,基因工程的基本工具和基本操作程序,体若只有某种限制酶的一个切点,则酶切后既能把,环打开接纳外源DNA片段,又不会丢失自己的片段。,注意与细胞膜上载体的区别,两者的化学本质和,作用都不相同。,质粒能自我复制,既可在自身细胞、受体细胞也,可在体外复制。,11,基因工程的基本工具和基本操作程序,考点三 基因工程的基本操作程序,1.基因工程图解:抗虫棉的培育过程,12,基因工程的基本工具和基本操作程序,二、基因工程的基本操作程序,1目的基因的获取,(1)目的基因：指编码蛋白质的,。,(2)获取目的基因的方法,从基因文库,(基因组文库或cDNA文库),中获取,a基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多,，导入,的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。,结构基因,受体菌,DNA片段,13,基因工程的基本工具和基本操作程序,文库类型,cDNA文库,基因组文库,文库大小,小,大,基因中启动子,无,有,基因中内含子,无,有,基因多少,某种生物的部分基因,某种生物的全部基因,物种之间的,基因交流,可以,部分基因可以,说明,基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的,优点,是操作简便,缺点,是工作量大,具有一定的,盲目性,b.基因文库的种类,14,基因工程的基本工具和基本操作程序,c目的基因的获取依据：,()基因的,序列；,()基因的功能；,()基因在染色体上的位置；,()基因的,产物mRNA；,()基因的翻译产物蛋白质。,核苷酸,转录,15,基因工程的基本工具和基本操作程序,人工合成目的基因:常用的方法有化学合成法和,反转录法。,化学合成法:蛋白质 氨基酸序列 RNA,碱基序列 DNA碱基序列 用4种脱氧核,苷酸人工合成目的基因,反转录法:分离出供体细胞mRNA 单链DNA,合成目的基因,分析,推测,推测逆转录酶,DNA聚合酶,16,基因工程的基本工具和基本操作程序,利用PCR技术扩增目的基因,aPCR的含义：是一项在生物体外,特定DNA片段的核酸合成技术。,b目的：获取大量的目的基因,c原理：DNA复制,d前提条件：有一段已知目的基因的,和根据该序列合成的,e过程：目的基因受热形成,，与引物结合，在,的作用下延伸形成DNA。,f方式：指数扩增2,n,(n为扩增循环的次数),复制,核苷酸序列,单链DNA,DNA聚合酶,引物,17,基因工程的基本工具和基本操作程序,PCR扩增技术与DNA复制的比较,PCR技术,DNA复制,相同点,原理,DNA复制(碱基互补配对),原料,四种游离的脱氧核苷酸,条件,模板、ATP、酶、原料、引物,不同点,解旋,方式,DNA在高温下变性解旋,解旋酶催化,场所,体外复制(PCR扩增仪),主要在细胞核内,酶,热稳定的DNA聚合酶(Taq酶),细胞内含有的DNA聚合酶,结果,在短时间内形成大量的DNA片段,形成整个DNA分子,18,基因工程的基本工具和基本操作程序,基因表达载体的构建最核心步骤,（）表达载体的功能,使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且,给下一代。,使目的基因,和发挥作用。,（）基因表达载体的组成:启动子目的基因终止子标记基因。,遗传,表达,19,基因工程的基本工具和基本操作程序,启动子：位于基因的,，它是,识别和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。,终止子：位于基因的尾端，终止,。,标记基因：,是否含有目的基因。,（）基因表达载体的构建方法,提醒,该过程把三种工具(只有两种工具酶)全用,上了,是最核心、最关键的一步,在体外进行。,mRNA的转录,鉴别受体细胞,首端,RNA聚合酶,20,基因工程的基本工具和基本操作程序,3将目的基因导入受体细胞,转化的含义：目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内维持,的过程。,(1)将目的基因导入植物细胞,方法：,农杆菌转化法,a农杆菌特点：易感染,植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力；Ti质粒的,可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上。,b转化过程：,将目的基因插入,转入农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的DNA上。,基因枪法,花粉管通道法,双子叶,TDNA,Ti,质粒的TDNA上,稳定和表达,21,基因工程的基本工具和基本操作程序,(2)将目的基因导入动物细胞,方法：,注射技术。,操作程序：,将含有目的基因的表达载体提纯,取卵获得显微注射早期胚胎培养,胚胎移植发育成为具有新性状的动物,。,(3)将目的基因导入微生物细胞,微生物作为受体细胞特点：个体微小，代谢旺盛，获得目的基因产物多。,转化：,处理细胞重组表达载体分子与感受态细胞混合促进感受态细胞吸收DNA分子。,提醒,唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。,显微,用Ca,2,繁殖速度快,受精卵,感受态细胞,22,基因工程的基本工具和基本操作程序,(4)目的基因的检测与鉴定,23,基因工程的基本工具和基本操作程序,解题思路探究,思维误区警示,易错分析,基因工程中易错点辨析不清,(1)基因工程中有3种工具,但工具酶只有2种。(2)工具酶本质为蛋白质,载体本质为小型DNA分子,但不一定是环状。,(3)标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞,常见的有抗生素抗性基因、发光基,因,表达产物为带颜色物质等。,24,基因工程的基本工具和基本操作程序,(4)受体细胞中常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物大肠杆菌、酵母菌等,但要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必需用真核生物酵母菌需内质网、高尔基体的加工、分泌。一般不用支原体,原因是它营寄生生活;一定不能用哺乳动物成熟红细胞,原因是它无细胞核,不能合成蛋白质。,25,基因工程的基本工具和基本操作程序,1,、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。,2,、慢慢的才知道：坚持未必就是胜利，放弃未必就是认输，。给自己一个迂回的空间，学会思索，学会等待，学会调整。人生没有假设，当下即是全部。背不动的，放下了；伤不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不过的，抚平了。,3,、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。,4,、一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道的开始。,5,、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。,6,、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。,7,、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。,8,、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。,9,、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。,10,、没人能让我输，除非我不想赢！,11,、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。,12,、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。,13,、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。,14,、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。,15,、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。,16,、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。,17,、不要让未来的你，讨厌现在的自己，困惑谁都有，但成功只配得上勇敢的行动派。,18,、人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！,19,、如果你真的愿意为自己的梦想去努力，最差的结果，不过是大器晚成。,20,、不忘初心，方得始终。,26,基因工程的基本工具和基本操作程序,