人教版教学新人教高中生物选修3基因工程基本操作程序.pptx

课题二二、基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1、目的基因的、目的基因的获取取2、基因表达、基因表达载体的构建体的构建3、将目的基因、将目的基因导入受体入受体细胞胞4、目的基因的、目的基因的检测与与鉴定定 (一一)、目的基因的、目的基因的获取取 获取目的基因是实施基因工程的第一步。获取目的基因是实施基因工程的第一步。可以从自然界中已有的物种中分离出来，可以从自然界中已有的物种中分离出来，也可以用人工的方法合成。也可以用人工的方法合成。目的基因目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因主要是指编码蛋白质的结构基因获取目的基因的方法获取目的基因的方法：从基因文库中获取（基因组文库，部分基因文库）从基因文库中获取（基因组文库，部分基因文库）利用利用PCR技术扩增目的基因（变性，复性，延伸）技术扩增目的基因（变性，复性，延伸）通过通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成合成仪用化学方法直接人工合成目的基因来源目的基因来源（三）基因操作的基本步骤（三）基因操作的基本步骤步骤一：目的基因的提取步骤一：目的基因的提取2）反转录法：）反转录法：以目的基因转录成以目的基因转录成的信使的信使RNA为模板，反为模板，反转录成互补的单链转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合然后在酶的作用下合成双链成双链DNA，从而获得从而获得所需的基因。所需的基因。目的基因的目的基因的mRNA单链单链DNA(cDNA)双链双链DNA(即目的基因即目的基因)反转录反转录反转录反转录合成合成合成合成 3）根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNA法法：根据已知蛋白质的根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相氨基酸序列，推测出相应的信使应的信使RNA序列，然序列，然后按照碱基互补配对原后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因酸为原料合成目的基因。蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成化学合成化学合成 人工合成基因人工合成基因合成 蛋白质的氨基酸序列推测mRNA推测目的基因结构基因的核苷酸序列目的基因的mRNA反转录单链DNA双链DNA合成反转录法人工合成基因 编码区非编码区非编码区原核生物的基因原核生物的基因结构构与与RNA聚合聚合酶结合位点酶结合位点 启动子与起始密码启动子与起始密码终止子与终止密码终止子与终止密码起始密码起始密码终止密码终止密码启动子启动子终止子终止子 真核生物的基因真核生物的基因结构构编码区非编码区非编码区与与RNA聚合聚合酶结合位点酶结合位点信使信使RNA成熟的信使成熟的信使RNA (二二)、基因表达、基因表达载体的构建体的构建基因表达载体的构建是实施基因工程的第二基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的步，也是基因工程的核心核心。目的：使目的基因在受体细胞内稳定存在，使目的基因在受体细胞内稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因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。能够表达和发挥作用。基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因目的基因、启动子、终止子、标记基因启动子启动子：一段有特殊结构的：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，片段，位于基因的首端，是是RNA聚合酶识别和结合的部位聚合酶识别和结合的部位。终止子终止子：位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的：位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA片段，使转录在所需要的地方停止下来。片段，使转录在所需要的地方停止下来。标记基因标记基因：为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，：为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(三三)、将目的基因、将目的基因导入受体入受体细胞胞转化转化：目的基因目的基因进入进入受体细胞内，并且在受体受体细胞内，并且在受体细胞内维持细胞内维持稳定稳定和和表达表达的过程。的过程。（1）目的基因导入植物细胞常用：常用：-农杆菌杆菌转化法化法(感染双子叶植 物和裸子植物)基因基因枪法法花粉管通道法花粉管通道法 （2）将目的基因导入动物细胞显微注射技微注射技术 （3）将目的基因导入微生物细胞常用大常用大肠杆菌：杆菌：繁殖快繁殖快，多，多为单细胞，胞，遗传物物质相相对较少少大肠杆菌的转化方法：大肠杆菌的转化方法：首先用首先用Ca2+处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中中DNA分子的生理状态，这种细胞称为分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞感受态细胞。第二。第二步是将重组表达载体步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完分子，完成转化过程。成转化过程。四、目的基因的检测和表达四、目的基因的检测和表达 目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传性状，只有通过和表达其遗传性状，只有通过检测与鉴定检测与鉴定才能才能知道。这是检查基因工程是否成功的一步。知道。这是检查基因工程是否成功的一步。首先首先，要检测转基因生物染色体的，要检测转基因生物染色体的DNA上是否插上是否插入了目的基因，这是目的基因能否在真核生物中入了目的基因，这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。稳定遗传的关键。检测方法是采用检测方法是采用DNA分子杂交技术分子杂交技术其次其次，还需要检测目的基因是否转录出了，还需要检测目的基因是否转录出了mRNA，这是，这是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步。检测目的基因是否发挥功能作用的第一步。检测方法是采用检测方法是采用DNA分子杂交技术分子杂交技术最后最后，检测目的基因是否翻译成蛋白质。，检测目的基因是否翻译成蛋白质。检测方法是进行检测方法是进行抗原抗原-抗体杂交抗体杂交 Sourthern杂交杂交-DNA与与DNA分子间的杂交分子间的杂交(见同步导学见同步导学12页页)将受体生物的将受体生物的DNA提取出来，经过适当的酶切后，走电提取出来，经过适当的酶切后，走电泳，将大小不同的泳，将大小不同的DNA片段分开，将凝胶上的片段分开，将凝胶上的DNA片段片段转移到硝酸纤维素膜上，用标记了放射性同位素的目的转移到硝酸纤维素膜上，用标记了放射性同位素的目的DNA片段作为探针与硝酸纤维素膜上的片段作为探针与硝酸纤维素膜上的DNA进行杂交，进行杂交，将将X光底片压在硝酸纤维素膜上，在暗处使底片感光，将光底片压在硝酸纤维素膜上，在暗处使底片感光，将X光底片冲洗，如果在底片上出现黑色条带，则表明受体光底片冲洗，如果在底片上出现黑色条带，则表明受体生物染色体生物染色体DNA上有目的基因。上有目的基因。Northern杂交杂交-DNA与与RNA分子间的杂交分子间的杂交Western杂交杂交-蛋白质分子间的杂交（抗原蛋白质分子间的杂交（抗原-抗体）抗体）个体生物学水平的鉴定：个体生物学水平的鉴定：一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后，一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后，是否赋予了植物抗虫或抗病特性，需要做抗虫是否赋予了植物抗虫或抗病特性，需要做抗虫或抗病的接种实验，以确定是否具有抗性以及或抗病的接种实验，以确定是否具有抗性以及抗性的程度。抗性的程度。有的基因工程产品需要与天然产品的功能进行活性有的基因工程产品需要与天然产品的功能进行活性比较，以确定转基因产品的功能活性是否与天然产比较，以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同。品相同。1）以下说法正确的是）以下说法正确的是 （）A、所所有有的的限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸序列酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运运载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之一一是是：具具有有多多个限制酶切点，以便与外源基因连接个限制酶切点，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基因控制的性状都能在后代表现出来C练习练习 2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是）不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制能复制 （）B、有多个限制酶切点有多个限制酶切点 C、具有标记基因具有标记基因 D、它是环状它是环状DNAD练习练习 3）有关基因工程的叙述中，错误的是（）有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、DNA连连接接酶酶将将黏黏性性末末端端的的碱碱基基对对连连接接起起来来 B、限制性内切酶用于目的基因的获得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人工合成目的基因不用限制性内切酶A练习练习 4）有关基因工程的叙述正确的是）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重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体质粒都可作为运载体 D、蛋蛋白白质质的的结结构构可可为为合合成成目目的的基基因因提提供供资料资料D练习练习 5）基基因因工工程程是是在在DNA分分子子水水平平上上进进行行设设计计施施工工的的。在在基基因因操操作作的的基基本本步步骤骤中中，不不进进行行碱基互补配对的步骤是碱基互补配对的步骤是 （）A、人工合成目的基因人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达C练习练习 生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛(阿根廷阿根廷)转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄 提取目的提取目的基因基因基因表达载体基因表达载体的构建的构建目的基因导入目的基因导入受体细胞受体细胞目的基因的目的基因的检测与鉴定检测与鉴定