苏教版高中生物选修3课件-基因工程的一般过程与技术课件.ppt

1、基因工程的一般过程与技术基因工程的一般过程与技术（一）目的基因的提取（一）目的基因的提取目的基因：主要是指目的基因：主要是指_。获取方法：获取方法：1、_中获取目的基因中获取目的基因2、_ 反应扩增反应扩增DNA3、_：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过也可以通过 _ 用化学方法直接人工合成。用化学方法直接人工合成。基本操作步骤基本操作步骤从基因文库从基因文库编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因 PCR人工合成法人工合成法DNA合成仪合成仪从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因什么是基因文库？什么是基因文库？什么是基因组文库？什么是基

2、因组文库？什么是部分基因文库？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怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因？的基因？目的基因的有关信息与什么相联系？目的基因的有关信息与什么相联系？1.从从基因文库基因文库中获取目的基因中获取目的基因基因文库：基因文库：将含有将含有某种某种生物生物不同基因不同基因的许多的许多DNADNA片断，导入到片断，导入到中，各个中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。称为基因文库。基因文库基因文库 基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库（如（如cDNAcDNA文库）文库）一种生物一种生物所有所有的基因的

3、基因一种生物的一种生物的一部分一部分基因基因cDNAcDNA：非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区RNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点外显子外显子内含子内含子终止子终止子基因的结构基因的结构启动子启动子原核原核真核真核一个典型的一个典型的原核细胞原核细胞基因结构示意图基因结构示意图 编码区编码区:组成基因的组成基因的核苷酸序列可以分为不同的区段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有的区段能够转录为相应的信使RNARNA，进而指导蛋白，进而指导蛋白质的合成，这样的区段叫做编码区。质的合成，这样的区段叫做编码区。非编码区：非编码区：有的区段不能转录为信使有的区段不能转录

4、为信使RNARNA，也就是说，也就是说不能编码蛋白质不能编码蛋白质，这样的区段叫做非编码区。，这样的区段叫做非编码区。一个典型的一个典型的真核细胞真核细胞基因结构示意图基因结构示意图 真核细胞基因结构的主要特点是：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。编码区是间隔的、不连续的。能够编码蛋白质的序列叫做能够编码蛋白质的序列叫做外显子外显子，一般不能够编码蛋白质的序列叫做一般不能够编码蛋白质的序列叫做内含子内含子。PCR扩增仪扩增仪DNA双链复制的基本原理双链复制的基本原理一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸（四种脱氧核苷酸（dNTPdNTP）一

5、对引物一对引物热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶(TaqTaq酶酶）DNADNA的两条链为模板的两条链为模板温度控制温度控制以以_形式扩增，即形式扩增，即_（n n为扩增循环的为扩增循环的次数）次数）指数指数2 2n nn 过程过程变性、退火、延伸三步曲变性、退火、延伸三步曲变性：变性：加热至加热至90909595双链双链DNADNA解链成为单链解链成为单链DNADNA退火：退火：冷却至冷却至55556060部分引物与模板的单链部分引物与模板的单链DNADNA的特定互补部位相配的特定互补部位相配对和结合对和结合延伸：延伸：加热至加热至70707575以目的基因为模板，合以目的基因为模板，合成

6、互补的新成互补的新DNADNA链链变性变性退火退火延伸延伸质粒质粒DNADNA分子分子一个一个切口切口两个两个黏性末端黏性末端两个两个切口切口获得目的基因获得目的基因DNA DNA 连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）同一种同一种 限制酶限制酶（1 1）用一定的）用一定的_切割质粒，使其出现一个切割质粒，使其出现一个切口，露出切口，露出_。（2 2）用）用_切断目的基因，使其产生切断目的基因，使其产生 _。（3 3）将切下的目的基因片段插入质粒的）将切下的目的基因片段插入质粒的_处，处，再加入适量再加入适量_，形成了一个重组，形成了一个重组DNADNA分分子（重组质

7、粒）子（重组质粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶相同相同的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶重组质粒形成过程重组质粒形成过程: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。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。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然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗抗虫基因首端虫基因首

8、端)，导入棉花受精卵，长成的棉花植株，导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子启动子、抗虫抗虫基因的质粒中插入终止子基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端抗虫基因末端)，导入，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。基因表达载体构建基因表达载体构建目的：使目的基因在受体细胞中稳定存目的：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。的基因能够表达和发挥作用。a、目的基因、目的基因b、启动子、启动子c、终止子、终止子d、

9、标记基因、标记基因启动转录启动转录,是是RNARNA聚合酶的聚合酶的识别识别和和结合结合部位部位位于基因的末端位于基因的末端,终止转录终止转录检测检测目的基因是否导入受体细胞，目的基因是否导入受体细胞，筛选筛选出含目的基因的受体细胞出含目的基因的受体细胞(三三)将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞转化转化目的基因进入目的基因进入_内，并且在内，并且在 受体细胞内维持受体细胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达导入植物导入植物 细胞：细胞：（三）将目的基因导入受体细胞（三）将目的基因导入受体细胞导入动物导入动物 细胞：细胞：导入微生物细胞：导入微生物细胞：受体细胞受

10、体细胞 导入方法导入方法体细胞体细胞 受精卵受精卵受精卵受精卵 显微注射法显微注射法Ca2处理法处理法农杆菌转化法农杆菌转化法 基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法1、将目的基因导入植物细胞、将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌）农杆菌转化法转化法特点特点:能感染能感染双子叶植物双子叶植物和和祼子植物祼子植物,对对单子叶植物无感染能力单子叶植物无感染能力Ti质粒质粒的的TDNA可转移至受体细可转移至受体细胞并胞并整合整合到其染色体上到其染色体上转化过程转化过程:Ti质粒质粒目的基因目的基因构建构建表表达达载载体体导入导入植植物物细细胞胞插入插入植物细胞植物细胞染色染色DNA表达表达新新性性状

11、状转入转入农农杆杆菌菌（2）基因枪法）基因枪法 基因枪法又称基因枪法又称微弹轰击法微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，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，使目打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。的基因与其整合并表达的方法。（3）花粉通道法）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。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，滴加前，剪去柱头，然后，滴加DNA

12、（含目的基因），使目的基（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。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、将目的基因导入动物细胞方法方法:显微注射技术显微注射技术操作程序操作程序:提纯含目的基提纯含目的基因表达载体因表达载体取受精卵取受精卵显微注射显微注射移植到子宫移植到子宫受精卵发育受精卵发育新性状动物新性状动物3、将目的基因导入微生物细胞、将目的基因导入微生物细胞常用法常用法：Ca2+处理处理常用菌常用菌：大肠杆菌：大肠杆菌微生物作受体细胞原因：微生物作受体细胞原因：繁殖快繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少、多为单细胞、遗传物质相对少过程：过程：Ca2+处理处理大肠杆菌大肠杆菌感受态感受态细胞细胞表达载体表达载体与感受态与感受态细胞混合细胞混合感受态细感受态细胞吸收胞吸收DNA增大细胞壁的通透性增大细胞壁的通透性目的基因是否插入转基目的基因是否插入转基因生物染色体的因生物染色体的DNA上上（四）目的基因的检测与鉴定（四）目的基因的检测与鉴定目的基因是否表达：目的基因是否表达：目的基因是否转录目的基因是否转录：方法方法:DNADNA分子杂交分子杂交方法方法:分分 子子 杂杂 交交方法方法:抗原抗体杂交抗原抗体杂交鉴定鉴定抗虫性鉴定、抗病性鉴定、生物抗虫性鉴定、抗病性鉴定、生物活性鉴定等（活性鉴定等（生理、性状水平的生理、性状水平的检测检测）检测检测