高中生物专题1基因工程12基因工程的基本操作程序课件(提升版)新人教版选修3.ppt

1、专题一基因工程第二节基因工程的基本操作程序第二节基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程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

2、：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、植物抗例如：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、植物抗病基因等病基因等1 1、从基因文库中获取目的基因、从基因文库中获取目的基因 将含有某种生物不同将含有某种生物不同基因的基因的许多许多DNADNA片断片断，导入，导入到受体菌的到受体菌的群体群体中，各个中，各个受体菌分别含有这种生物受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文的不同基因，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(CDNA文库文库)某生物体内某生物体内全部全部DNADNA 许多许多DNADNA片段片段受体菌群体受体菌群

3、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（cDNAcDNA文库）文库）cDNAcDNA文库的构建文库的构建（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因PCR聚合酶链式反应聚合酶链式反应 是一项生物是一项生物体外复制体外复制特定特定DNADNA片段的核酸合成片段的核酸合成技术技术。通过此技术使其数量呈通过此技术使其数量呈指数指数方式增加，可获取大量的目的基因。方

4、式增加，可获取大量的目的基因。PCRPCR技术技术原理：原理：前提：前提：原料：原料：方式方式DNADNA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（模板一段已知目的基因的核苷酸序列（模板DNADNA）DNADNA引物；引物；四种脱氧核苷酸；四种脱氧核苷酸；热稳定热稳定DNADNA聚合酶（聚合酶（TaqTaq酶）酶）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

5、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链变性变性退火火延伸延伸逆转录法逆转录法目的基因的信使目的基因的信使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1，基因表达载体的作用：，基因表达载体的作用：a 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

6、受体细胞中稳定存在并遗传给子代b 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二、基因表达载体的构建二、基因表达载体的构建核心核心2 2，基因表达载体的组成：，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(三三)将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞方法方法导入植物细胞导入植物细胞导入动物细胞导入动物细胞导入微生物细胞导入微生物细胞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

7、显微注射法显微注射法 感受态细胞吸收感受态细胞吸收DNADNA分子分子(三三)将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞1、将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞TiTi质粒质粒目的基因目的基因构建构建表达表达载体载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DNADNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌2 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：显微注射法方法：显微注射法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：CaCa2+2+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、多为单

8、细胞、遗传物质相对少繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少过程：过程：CaCa2+2+处理大肠处理大肠杆菌杆菌感受态细感受态细胞胞表达载体与表达载体与感受态细胞感受态细胞混合混合感受态细胞感受态细胞吸收吸收DNADNA(四四)目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定检测检测导入检测：目的基因是否导入受体细胞导入检测：目的基因是否导入受体细胞方法方法DNADNA分子杂交分子杂交表达检测表达检测转录检测转录检测分子杂交分子杂交翻译检测翻译检测抗原抗体杂交抗原抗体杂交分分子子检检测测法法鉴定鉴定抗虫鉴定抗虫鉴定抗病鉴定抗病鉴定活性鉴定等活性鉴定等个体水平的鉴定个体水平的鉴定【典型例题【典型例题1 1】目

9、的基因的获取及基因表达载体的构建目的基因的获取及基因表达载体的构建(2015(2015重庆，重庆，6)6)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是的是()A.A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNAmRNA反转录获得反转录获得B.B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起起)点点C.C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来D.D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用启动子和

10、终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用C C点拨：表达载体的复制启动于复制起点，胰岛素基因的点拨：表达载体的复制启动于复制起点，胰岛素基因的表达启动于启动子；抗生素抗性基因是标记基因，可用表达启动于启动子；抗生素抗性基因是标记基因，可用于筛选含胰岛素基因的受体细胞；启动子在转录过程中于筛选含胰岛素基因的受体细胞；启动子在转录过程中起作用，终止密码子在翻译过程中起作用起作用，终止密码子在翻译过程中起作用【方法点拨】基因表达载体中启动子、终止子的来源【方法点拨】基因表达载体中启动子、终止子的来源(1)(1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，在构建如果目的基因是从自然界中已有的物种中分

11、离出来的，在构建基因表达载体时，不需要在质粒上目的基因的前后端接上特定的基因表达载体时，不需要在质粒上目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子，因为目的基因中已含有启动子、终止子。启动子、终止子，因为目的基因中已含有启动子、终止子。(2)(2)如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNAcDNA文库获得文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。若只将基因的编码序的，则目的基因是不含启动子和终止子的。若只将基因的编码序列导入受体生物中，目的基因没有启动子、终止子，是无法转录列导入受体生物中，目的基因没有启动子、终止子，是无法转录的，因此，在构建基因

12、表达载体时，需要在与质粒结合之前，在的，因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。【典型例题【典型例题2 2】基因工程的操作程序基因工程的操作程序（20162016海南卷海南卷.31.31）基因工程又称为基因工程又称为DNADNA重组技术，回答相关问题：重组技术，回答相关问题：（1 1）在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即）在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即_和和从从_中分离。中分离。（2 2）利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建）利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNAcDNA

13、文库和基因组文库和基因组文库，两个文库相比，文库，两个文库相比，cDNAcDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是的少，其原因是_ 。_ 。（3 3）在基因表达载体中，启动子是）在基因表达载体中，启动子是_ _ 聚合酶识别并结合的聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是核生物是_。（4 4）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有基因的金属颗粒有_ 和和_ 颗粒。颗

14、粒。人工合成人工合成生物材料生物材料cDNAcDNA文库中只含有叶细胞已转录的基因，文库中只含有叶细胞已转录的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因而基因组文库中含有该植物的全部基因RNARNA大肠杆菌大肠杆菌金粉金粉钨粉钨粉【典型例题【典型例题3 3】基因工程中的几种检测方法基因工程中的几种检测方法(2014(2014广东，广东，25)25)利用基因工程技术生产羧酸酯酶利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)(CarE)制剂的流制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是程如图所示，下列叙述正确的是(多选多选)()()A.A.过程需使用逆过程需使用逆(反反)转录酶转录酶B.B.过程需使用解旋酶和过程需使用解旋酶和PCRPCR获取目的基因获取目的基因C.C.过程使用的感受态细胞可用过程使用的感受态细胞可用NaClNaCl溶液制备溶液制备D.D.过程可利用过程可利用DNADNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞ADAD【方法点拨】基因工程中的几种检测方法【方法点拨】基因工程中的几种检测方法