基因工程的操作过程

上一页返回首页下一页学业分层测评当堂即时达标1．2基因工程的基本操作程序知识点一知识点二知识点三上一页返回首页下一页补充：1.原核细胞的基因结构非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游与RNA聚合酶结合位点启动子终止子启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质.(以模板转录然后脱落)上一页返回首页下一页①不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质。：能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质编码区非编码区原核细胞的基因结构②有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在该序列中，最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游启动子终止子上一页返回首页下一页编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点内含子外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子不能够编码蛋白质的序列叫做内含子启动子终止子编码区上游编码区下游内含子：外显子：补充：2.真核细胞的基因结构上一页返回首页下一页真核细胞的基因结构编码区非编码区外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列：有调控作用的核苷酸序列，包括位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点等。非编码序列：包括非编码区和内含子上一页返回首页下一页原核细胞真核细胞不同点编码区是_____的编码区是间隔的、_____的相同点都由能够编码蛋白质的______和具有调控作用的______区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较思考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？连续不连续编码区非编码上一页返回首页下一页1．下列关于基因结构的认识中，正确的是（）A．大豆基因中内含子是能够编码蛋白质的序列B．乳酸菌与酵母菌基因结构中都存在外显子和内含子C．大肠杆菌基因与RNA聚合酶结合位点位于编码区的下游D．水稻细胞基因的编码区中存在非编码序列2．（多选）原核细胞与真核细胞基因结构的共同特点是（）A．编码区都有能编码蛋白质的序列B．编码区都是连续的C．非编码区都能调控遗传信息的表达D．非编码区都有RNA聚合酶结合的位点DACD上一页返回首页下一页1．掌握目的基因获取的常见方法。(难点)2．学会基因表达载体构建的方法和要求。(重点)3．理解目的基因导入受体细胞的方法。(重点)4．掌握目的基因检测与鉴定的具体操作。(重、难点)上一页返回首页下一页1、目的基因的获取2、基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测与鉴定基因工程基本操作的四个步骤有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。上一页返回首页下一页目的基因的获取(一)、目的基因主要是______________________编码蛋白质的基因（二）、获取目的基因的常用方法有哪些?1、从基因文库中获取2、利用PCR技术扩增3、人工合成如：与生物抗性相关的基因、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、与工业用酶相关的基因、具调控作用的因子等。上一页返回首页下一页1、从基因文库中获取目的基因（1）.基因文库将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。种类基因组文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，如：cDNA文库上一页返回首页下一页提取某种生物的全部DNA用适当的限制酶酶切一定大小的DNA片段将DNA片段与载体连接重组载体基因组文库导入受体菌中储存（2）.基因文库的构建方法①基因组文库的构建上一页返回首页下一页提取某种生物的某器官或特定发育时期的mRNA单链DNA双链cDNA片段重组载体与载体连接cDNA文库反（逆）转录酶DNA聚合酶导入受体菌中储存②cDNA文库的构建-----逆转录法：上一页返回首页下一页基因组DNA文库cDNA文库基因组DNA文库与cDNA文库的比较上一页返回首页下一页某生物体内全部DNA许多DNA片段受体菌群体限制酶与运载体连接导入基因组文库cDNA反转录受体菌群体与运载体连接导入部分基因文库（cDNA文库）基因组DNA文库与cDNA文库的比较某种生物某个时期的mRNA上一页返回首页下一页真核生物的基因用逆转录法得到的cDNA与原基因相同吗？有哪些差异？原核生物基因呢？思考？上一页返回首页下一页编码区非编码区非编码区DNA聚合酶剪接有关的酶RNA聚合酶mRNA前体mRNA单链DNAcDNA逆转录酶转录剪接逆转录复制启动子终止子基因不含非编码系列。即不含非编码区和内含子上一页返回首页下一页基因组DNA文库与cDNA文库的比较上一页返回首页下一页（3）构建基因文库的目的怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢?便于在不知道目的基因核苷酸序列的情况下，获得所需的目的基因。(4）从基因文库中得到目的基因的方法依据：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上一页返回首页下一页1、构建基因组DNA文库时，首先应分离细胞的A、染色体DNAB、线粒体DNAC、总mRNAD、tRNA2、目的基因可从基因文库中获得，下列有关基因文库的描述正确的是A、某生物的全套基因就是一个基因文库B、将含有某种生物不同的许多DNA片段，导入某个生物体内，则这个生物就是一个基因文库C、含有一种生物所有基因的基因文库叫做基因组文库D、含有一种生物的一部分基因的基因文库叫cDNA文库AC上一页返回首页下一页①概念：PCR全称为_______________，是一项在生物____复制___________的核酸合成技术③条件：_________________________、______________、___________、_______________________②原理：__________④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）⑤结果：多聚酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制已知基因的核苷酸序列（前提）四种脱氧核苷酸一对引物耐热的DNA聚合酶（Taq酶）指数2n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增2、利用PCR技术扩增目的基因上一页返回首页下一页⑥过程：a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在热作用下，_____断裂，形成___________b、退火（复性55℃-60℃）：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，从引物处延伸，合成与模板互补的________。氢键单链DNA双链DNA链上一页返回首页下一页具体过程：上一页返回首页下一页上一页返回首页下一页PCR技术与DNA复制的比较比较项目DNA复制PCR技术区别解旋方式解旋酶催化DNA在高温下变性解旋场所细胞内(主要在细胞核内)细胞外(主要在PCR扩增仪中)酶解旋酶、DNA聚合酶耐热的DNA聚合酶温度细胞内温和条件控制温度，需55℃～95℃高温结果合成DNA分子合成DNA片段或基因联系(1)模板：均需要脱氧核苷酸双链作为模板(2)原料：均为四种脱氧核苷酸(3)酶：均需DNA聚合酶(4)引物：都需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸上一页返回首页下一页1个DNA分子进行PCR扩增,循环4次，理论上至少需要几个引物？2×（2n-1）(n为循环次数)（24-1）×2=30上一页返回首页下一页目的基因的mRNA单链DNA(cDNA）双链DNA(即目的基因)反转录合成1）反转录法：以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列目的基因推测推测化学合成2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法：3、人工合成的目的基因上一页返回首页下一页[思维升华]1．目的基因获取方法的选择(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过用受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中去获取目的基因。(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法人工合成。(3)如果只知道扩增目的基因的两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，则可以通过PCR技术扩增目的基因。上一页返回首页下一页1．下列获取目的基因的方法中需要模板的是()①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③反转录法④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成DNAA．①②③④B．①②③C．②③④D．②③【解析】PCR技术利用的是DNA双链复制原理，即将DNA双链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板，在反转录酶的作用下，先反转录形成互补的单链DNA，再合成双链DNA。①④则均不需要模板。【答案】D上一页返回首页下一页2．(2016·潍坊高二检测)下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中，不正确的是()【导学号：72240004】A．cDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程B．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同C．cDNA文库中的基因都没有启动子D．一种生物的cDNA文库可以有许多个，但基因组文库只有一个上一页返回首页下一页【解析】由于基因转录时只有编码区段才能转录，所以以mRNA反转录成的DNA就只有外显子区段，而缺少内含子和启动子等非编码区段，和原来的基因结构不相同。【答案】B上一页返回首页下一页基因表达载体的构建与转化(一)基因表达载体的构建——核心1．基因表达载体的组成__________启动子位置：基因的_____功能：是_______________识别和结合的部位，驱动基因转录出____________________位置：基因的_____功能：终止_____标记基因：_____受体细胞中是否含有__________目的基因首端RNA聚合酶mRNA终止子尾端转录鉴别目的基因上一页返回首页下一页2．基因表达载体的功能(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以_____给下一代。(2)使目的基因_____和发挥作用。(二)将目的基因导入受体细胞1．转化含义：__________进入受体细胞内，并且在受体细胞内__________和_____的过程。2．转化方法(1)导入植物细胞①最常用方法_______________：双子叶植物或_____植物。遗传表达目的基因维持稳定表达农杆菌转化法裸子上一页返回首页下一页②其他方法a．基因枪法：_____________。b．花粉管通道法。(2)导入动物细胞①常用方法：__________技术。②常用受体细胞：________。单子叶植物显微注射受精卵上一页返回首页下一页(3)导入微生物细胞①方法a．用_______处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为_______________)。b．感受态细胞吸收_________________________。②受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。③原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、_____________________等。Ca2＋感受态细胞重组表达载体DNA分子遗传物质相对较少上一页返回首页下一页[合作探讨]探讨1：用于构建基因表达载体的质粒为什么必须具有启动子和终止子？启动子和终止子与起始密码和终止密码是一回事吗？提示：导入到受体细胞的目的基