《基因工程的基本操作程序》1课件.ppt
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- 基因工程的基本操作程序 基因工程 基本 操作 程序 课件
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1、ppt精选版1原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构(补充内容)补充内容)非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 与与RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点启动子启动子终止子终止子不编码蛋白质。不编码蛋白质。:编码蛋白质:编码蛋白质 ,连续不间断连续不间断编码区编码区非编码区非编码区原核原核细胞细胞的的 基因基因结构结构调控遗传信息表达调控遗传信息表达,上上 游有启动子,下游有终止子游有启动子,下游有终止子ppt精选版2真核细胞的基因结构(补充内容)真核细胞的基因结构(补充内容)编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNARNA聚合酶聚
2、合酶结合位点结合位点内含子内含子 外显子外显子 启动子启动子终止子终止子编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 真核真核细胞细胞的的 基因基因结构结构编码区编码区非编码区非编码区外显子:能编码蛋白质的序列外显子:能编码蛋白质的序列内含子:不能编码蛋白质的序列内含子:不能编码蛋白质的序列:有调控作用有调控作用,上游有启动子,下上游有启动子,下游有终止子游有终止子非编码序列:非编码序列:包括非编码区和内含子包括非编码区和内含子ppt精选版3原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构比较连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码ppt精选版4ppt精选版5基因工程的基本操作程
3、序基因工程的基本操作程序1 1、目的基因的获取、目的基因的获取2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定ppt精选版6一、目的基因的获取一、目的基因的获取1 1、目的基因主要是指、目的基因主要是指_编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因2 2、获取目的基因的常用方法、获取目的基因的常用方法(1 1)从基因文库中获取)从基因文库中获取(2 2)利用)利用PCRPCR技术扩增技术扩增(3 3)人工合成)人工合成例如:苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、例如:苏云金杆菌抗虫基因、
4、人胰岛素基因、人干扰素基因、植物抗病基因等植物抗病基因等ppt精选版71、从基因文库中获取目的基因、从基因文库中获取目的基因 将含有某种生将含有某种生物不同基因的物不同基因的许多许多DNADNA片断片断,导入到,导入到受体菌的受体菌的群体群体中,中,各个受体菌分别含各个受体菌分别含有这种生物的不同有这种生物的不同基因,称为基因文基因,称为基因文库。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(CDNA文库文库)ppt精选版8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(CDNA文库文库)ppt精选版9某生物体内某生物体内全部全部DNADNA 许多许多DN
5、ADNA片段片段受体菌群体受体菌群体基因组文库的构建基因组文库的构建限制酶限制酶与运载体连接与运载体连接 导入导入基因组文库基因组文库某种生物某个时期的某种生物某个时期的mRNAmRNAcDNAcDNA反转录反转录受体菌群体受体菌群体与运载体连接与运载体连接 导入导入部分基因文库部分基因文库(cDNA文库)文库)cDNA文库的构建文库的构建基因组文库和部分基因文库比较基因组文库和部分基因文库比较ppt精选版11(3)如何从基因文库中得到所需要的基因?如何从基因文库中得到所需要的基因?依据:目的基因的有关信息。依据:目的基因的有关信息。如:根据如:根据基因的核苷酸序列基因的核苷酸序列 基因的功能
6、基因的功能 基因在染色体上的位置基因在染色体上的位置 基因的转录产物基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质基因翻译产物蛋白质 等特性。等特性。ppt精选版12(2 2)利用)利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因PCR多聚酶链式反应多聚酶链式反应 是一项生物是一项生物体外复制体外复制特定特定DNA片片段的核酸合成段的核酸合成技术技术。通过此技术使其。通过此技术使其数量呈数量呈指数指数方式增加,可获取大量的方式增加,可获取大量的目的基因。目的基因。ppt精选版13PCR技术技术 原理:原理:前提:前提:原料:原料:方式方式DNA复制复制一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的
7、核苷酸序列:以:以_方式扩增,方式扩增,即即_(n n为扩增循环的次数)为扩增循环的次数)指数指数2 2n n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(DNADNA模板模板)引物;引物;四种脱氧核苷酸;四种脱氧核苷酸;热稳定热稳定DNA聚合酶(聚合酶(Taq酶)酶)ppt精选版14 过程:“变性、退火、延伸”三步曲变性:加热至加热至9095双链DNA解链成为单链DNA退火:冷却至冷却至5560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:加热至加热至7075以目的基因为模板,合成互补的新DNA链变性变性退火退火延伸延伸ppt精选版15逆转录法逆转录法目的基因的信使
8、目的基因的信使RNARNA 双链双链DNADNA(目的基因(目的基因)化学合成法化学合成法蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列信使信使RNARNA序列序列基因的核苷酸序列基因的核苷酸序列目的基因目的基因人工合成人工合成逆转录酶逆转录酶3 3、人工合成目的基因、人工合成目的基因推测推测推测推测单链单链DNADNADNADNA聚合酶聚合酶ppt精选版161、下列获取目的基因的方法中需要模板链的是、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从基因文库中获取目的基因 利用利用PCR技术技术扩增目的基因扩增目的基因 反转录法反转录法 通过通过DNA合成仪利合成仪利用化学方法人工合成用
9、化学方法人工合成A B C DDppt精选版173、目的基因主要是指、目的基因主要是指_的结构基因。的结构基因。获得目的基因的常见方法有三种:(获得目的基因的常见方法有三种:(1)从基因文库中)从基因文库中获取目的基因,根据基因的获取目的基因,根据基因的_序列,基因在序列,基因在_上的位置,基因的上的位置,基因的_产物产物mRNA,基,基因的因的_产物蛋白质等获取目的基因。(产物蛋白质等获取目的基因。(2)利用)利用PCR技术扩增目的基因,该技术是一项在技术扩增目的基因,该技术是一项在_完完成的核酸合成技术,前提条件是有一段已知目的基因的成的核酸合成技术,前提条件是有一段已知目的基因的_序列,
10、以便于合成序列,以便于合成_。(。(3)如果基)如果基因较小且核苷酸序列已知,可以通过因较小且核苷酸序列已知,可以通过_方方法。法。编码蛋白质编码蛋白质核苷酸核苷酸染色体染色体转录转录表达表达体外体外核苷酸核苷酸引物引物人工合成人工合成ppt精选版18基因表达载体的作用:基因表达载体的作用:a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代b、同时使目的基因能表达和发挥作用、同时使目的基因能表达和发挥作用思考:思考:作为基因工程表达载体,只需含有目的基因就可作为基因工程表达载体,只需含有目的基因就可以完成任务吗?为什么?以完成任务吗?为什么?二、基因表达
11、载体的构建二、基因表达载体的构建核心核心ppt精选版19不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用,不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用,还需要有其他控制元件,如启动子、终止子和标记基因等。还需要有其他控制元件,如启动子、终止子和标记基因等。必须构建上述元件的主要理由是:必须构建上述元件的主要理由是:(1)生物之间进行基因交流,只有使用生物之间进行基因交流,只有使用受体生物自身基因受体生物自身基因的启动子才能比较有利于基因的表达;的启动子才能比较有利于基因的表达;(2)通过通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子,只将编码文库获得的目的基因没有启动子,只将编码序列导入受体
12、生物中无法转录;序列导入受体生物中无法转录;(3)目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记;目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记;(4)为了增强目的基因的表达水平,往往还要增加一些其为了增强目的基因的表达水平,往往还要增加一些其他调控元件,如增强子等;他调控元件,如增强子等;(5)有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的什么有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的什么部位,往往要加上可以标识存在部位的基因(或做成目的基部位,往往要加上可以标识存在部位的基因(或做成目的基因与标识基因的融合基因),如绿色荧光蛋白基因等。因与标识基因的融合基因),如绿色荧光蛋白基因等。2 2、基因表达载体的
13、组成:、基因表达载体的组成:目的基因目的基因+启动子启动子+终止子终止子+标记基因标记基因它们各自它们各自的作用是的作用是什么什么?启动子:启动子:位于基因的首端的位于基因的首端的一段特殊的一段特殊的DNADNA片断,它是片断,它是RNARNA聚合酶聚合酶识别和结合的部识别和结合的部位,有了它才能位,有了它才能驱动基因转驱动基因转录出录出mRNAmRNA,最终获得蛋白质,最终获得蛋白质终止子:终止子:位于基因的尾端的位于基因的尾端的一段特殊的一段特殊的DNADNA片断,片断,能终能终止止mRNAmRNA的转录的转录标记基因标记基因的作用是的作用是为了为了鉴别鉴别受体细胞中是否含有目的基受体细胞
14、中是否含有目的基因,从而将有目的基因的细因,从而将有目的基因的细胞筛选出来胞筛选出来ppt精选版22(1 1)用一定的)用一定的_切切割质粒,使其出现一个切口,割质粒,使其出现一个切口,露出露出_。(2 2)用)用_切断目切断目 的基因,使其产生的基因,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,再加入适量处,再加入适量_,形成了一个重组,形成了一个重组 DNADNA分子(重组质粒)分子(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的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶相同相同1.1.过程过程:ppt精选版2
15、31、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是A启动子是与启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位,是起聚合酶识别和结合的部位,是起始密码子始密码子B启动子和终止子都是特殊结构的启动子和终止子都是特殊结构的DNA短片段,对短片段,对mRNA的转录起调控作用的转录起调控作用C标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因从而便于筛选从而便于筛选D基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同而有所差别而有所差别A2、目前转基因工程可以、目前转基因工程可以A.打破地理隔离但不能突破生殖隔离打
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