人教版教学课件湖南省安仁一中生物必修三《12基因工程的基本操作程序》.ppt

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1、现代生物科技专题,1.2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,目的基因的表达和检测,基因工程的基本操作程序,基因工程的目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因。,与生物抗逆性相关的基因与优良品质相关的基因与生物药物和保健品相关的基因与毒物降解相关的基因与工业所需酶相关的基因具有调控作用的因子,2、从基因文库中获取,(基因序列未知),目的基因的获取,限制酶,基因组DNA,基因重组,转化细菌,体外包装,1)基因组文库(Genomic library),是指将某种生物体的全部基因组DNA用限制性内切酶或机械力量切割成一定长度范围的DNA片段，再与合适的

2、载体在体外重组后，导入受体菌的群体中储存，这个群体就称为该生物基因组文库。其目的是分离有用的目的基因和保存某种生物的全部基因。,cDNA(互补DNA)：是由生物的某一特定器官或特定发育时期细胞内的mRNA经体外反转录后形成的互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做这种生物的cDNA文库,2)cDNA文库(cDNA library),反转录酶,mRNA,cDNA,图书馆,国家图书馆,市图书馆,基因文库,基因组文库,部分基因文库,依据：目的基因的有关信息。如：根据基因的核苷酸序列 基因的功能 基因在染色体上的位置 基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质等特性,从基因

3、文库中得到目的基因的方法,2、利用PCR技术扩增目的基因,聚合酶链式反应,目的基因的获取,5/,3/,5/,3/,高温变性,5/,3/,5/,3/,90-95,55-65,70-75,过程：,a、DNA变性（90-95）：双链DNA模板 在热作用下，_断裂，形成_,b、复性（55-65）：系统温度降低，引 物与DNA模板结合，形成局部_。,c、延伸（70-75）：在Taq酶的作用下，合成与模板互补的_。,氢键,单链DNA,双链,DNA链,PCR扩增仪,概念：PCR全称为_，是一项 在生物_复制_的核酸合成技术,条件：_、_、_、_.等,原理：_,方式：以_方式扩增，即_（n为扩增循 环的次数）

4、,结果：,聚合酶链式反应,体外,特定DNA片段,DNA复制,四种脱氧核苷酸,引物,DNA聚合酶,指数,2n,使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增,要有一段已知核苷酸序列的目的基因,PCR技术,3、人工合成,(基因比较小，序列已知),目的基因的获取,DNA合成仪,1）反转录法：,cDNA(互补DNA),蛋白质,mRNA,DNA,DNA,2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法：,获取目的基因的常用方法有哪些?,（2）从基因文库中获取目的基因序列未知,（3）利用PCR技术扩增目的基因序列已知,（1）人工合成-目的基因不是很大且已知序列,目的基因的获取,科学家在培育抗虫棉时，经历了多次失败，才获得成

5、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:,基因表达载体的构建,作为基因表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？,基因表达载体的构建,基因表达载体的构建是基因工程的核心，其目的是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。,基因表达载体的构建,基因表达除含有

6、目的基因外，还需要哪些元件：,启动子终止子标记基因,细胞的基因结构,与RNA聚合酶结合位点,RNA聚合酶是一种蛋白质，能识别并与调控序列中的结合位点结合，能催化DNA转录为RNA,启动子,终止子,启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止DNA的转录起始密码子？终止密码子？,细胞的基因结构,与RNA聚合酶结合位点,RNA聚合酶,RNA聚合酶,启动子,终止子,成熟mRNA,反转录,反转录法合成目的基因,cDNA不含非编码区的启动子、终止子 不含编码区的内含子,

7、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。,基因表达载体的构建,a、目的基因,b、启动子,c、终止子,d、标记基因,e、复制原点,质粒,目的基因,限制酶,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。,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,转化,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。,将目的基因导入受体细胞,农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法显微注射技术感

8、受态法,受体细胞,植物细胞,动物细胞,原核细胞,农杆菌转化法,适用于双子叶植物裸子植物,适用于单子叶植物,基因枪法,胚珠,花药,花丝,柱头,花柱,子房壁,子房,雄蕊,雌蕊,花粉管通道法,适用于被子植物,将目的基因导入动物细胞方法：显微注射法程序：,目的基因表达载体提纯 取卵（受精）显微注射 受精卵 新性状动物,将目的基因导入微生物细胞原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少方法：,用Ca2+处理细胞 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分子,1、基因工程中科学家常采用细菌、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

9、定,变异少,B,目的基因的表达和检测,接种实验,抗原抗体杂交法,DNA-RNA分子杂交法,DNA分子杂交法,DNA分子杂交,采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。,A-,A-,T-,T-,C-,G-,T-,探针,待测DNAX,待测DNAY,待测DNAY与探针DNA相同,检测目的基因是否导入受体细胞,目的DNA片段,目的基因,蛋白质,小鼠体内,抗体,目的基因,受体细胞,蛋白质,抗原,杂交分子,检测目的基因是否翻译成蛋白质,-抗原抗体杂交,具体做

10、法是：第一步，将目的基因在大肠杆菌中表达出蛋白质；第二步，将表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出抗体（一抗）；第三步，从转基因生物中提取蛋白质，走凝胶电泳；第四步，将凝胶中的蛋白转移到硝酸纤维素膜上；第五步，将抗体（一抗）与硝酸纤维素膜上的蛋白杂交，这时抗体（一抗）与目的基因表达的蛋白（抗原）会特异结合。由于这种抗原抗体的结合显示不出条带，所以加入一种称为二抗的抗体，它可以与一抗结合，二抗抗体上带有特殊的标记。如果目的基因表达出了蛋白质，则结果为阳性。,检测目的基因是否翻译成蛋白质,-抗原-抗体杂交,个体生物学水平,抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等,归纳:基因工程的基本操作程序,获取目的基因从基因文库利用PCR化学方法人工合成构建基因表达载体目的基因、启动子、终止子、标记基因将目的基因导入受体细胞农杆菌转化法、显微注射法、感受态法目的基因的检测与鉴定检测：是否插入、转录、翻译鉴定：,