高二生物12《基因工程的基本操作程序》精品课件(新人教版选修3)

导入接种培养接种培养接种培养含有四环素的完全培养基完全培养基大肠杆菌不含抗四环素基因证明：不存活含有四环素的完全培养基证明：大肠杆菌的受体细胞含有目的基因四环素抗性基因四环素抗性基因存活如何把导入了目的基因的受体细胞筛选出来？存活1.2基因工程的基本操作程序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一、目的基因的获取编码蛋白质的基因（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。也可以是一些具有调控作用的因子(一)、目的基因主要是______________________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：mRNARNA－DNA杂合双链单链DNA双链DNA逆转录（cDNA）DNA聚合酶例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、tRNA例2.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部分基因文库，如cDNA文库ACD怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢?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（3）从基因文库中得到目的基因的方法某生物体内全部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基因组DNA文库cDNA文库基因组DNA文库与cDNA文库的比较2、利用PCR技术扩增目的基因①概念：PCR全称为_______________，是一项在生物____复制___________的核酸合成技术。②原理：__________多聚酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制5’5’3’3’5’3’5’3’DNA聚合酶DNA连接酶DNA在细胞内复制的条件：模板DNA、脱氧核苷酸、解旋酶、ATP引物、DNA聚合酶、DNA连接酶。引物PCR技术•原理：•前提：•条件：•优点过程：PCR扩增仪DNA复制已知目的基因的一段核苷酸序列：以_____方式扩增，在短时间内大量扩增目的基因指数模板DNA；引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。变性复性延伸多次重复循环③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（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℃）：在热稳定DNA酶的作用下，合成与模板互补的________。氢键单链DNA双链DNA链d.重复循环a.b.c步骤：每重复一次，目的基因增加___倍一④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）⑤条件：_______________________、_______________、___________、_____________。前提________________⑥结果：模板DNA(含目的基因)四种脱氧核苷酸一对引物热稳定DNA聚合酶指数2n使____________________在短时间内成百万倍地扩增。要有一段已知基因的核苷酸序列含目的基因的DNA片段1.加热至95摄氏度的目的是使DNA中的断裂，这一过程在细胞内是通过的作用来完成的。2.当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最后合成2个DNA分子，此过程中的原料，遵循的原则是。3.Taq酶的特点是（）A.耐强酸B.耐强碱C.耐高温D.最适温度37摄氏度4.请指出PCR技术与DNA复制过程的区别DNA复制PCR技术场所原理条件解旋方式酶特点结果PCR技术扩增与DNA复制的比较碱基互补配对原则DNA双链复制的原则四种脱氧核苷酸、模板、酶、ATP、引物四种脱氧核苷酸、模板、酶、引物DNA在高温下变性解旋解旋酶催化解旋半保留复制、边解旋变复制半保留复制、全解旋再复制体外复制主要在细胞核内大量的DNA片段形成整个DNA分子热稳定的DNA聚合酶细胞内的DNA聚合酶、解旋酶等例5.在遗传工程中，若有一个控制有利性状的DNA分子片段为ATGTG／TACAC，要使其数量增多，可用PCR技术进行人工复制，复制时应给予的条件是（）①双链DNA分子为模板②ATGTG或TACAC模板链③四种脱氧核苷酸④四种核苷酸⑤DNA聚合酶⑥热稳定DNA聚合酶⑦引物⑧温度变化⑨恒温A．①③④⑦⑧⑨B．①②④⑥⑦⑧C．①②⑤⑥⑦D．①③⑥⑦⑧D反转录法目的基因的信使RNA目的基因化学合成法肽链氨基酸序列信使RNA序列基因的核苷酸序列目的基因合成人工合成法（真核生物）推测推测单链DNA合成3、人工合成法：在基因较小，核苷酸序列已知的情况下，可以利用DNA合成仪人工合成合成一、目的基因的获取1、从基因文库中获取2、利用PCR技术扩增3、人工合成种类基因组文库：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文库课堂小结：2、下列属于获取目的真核生物基因的方法的是()①利用mRNA反转录形成②从基因组文库中提取③从受体细胞中提取④利用PCR技术⑤利用DNA转录⑥人工合成A.①②③⑤B.①②⑤⑥C.①②③④D.①②④⑥随堂闯关随堂闯关1．在已知基因的核苷酸序列的情况下，获取目的基因的最方便方法是A、化学合成法B、基因组文库法C、CDNA文库法D、聚合酶链反应3、在基因工程中，把选出的一个目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是460个）放入DNA扩增仪中扩增4次，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是（）A.540B.8100C.17280D.75601、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b、同时使目的基因能表达和发挥作用看P11询根问底二.基因表达载体的构建---基因工程的核心（1）用一定的_________切割质粒，使其出现一个切口，露出____________。（2）用___________切断目的基因，使其产生_________________。（3）将切下的目的基因片段插入质粒的______处，再加入适量___________，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）限制酶黏性末端同一种限制酶的黏性末端切口DNA连接酶相同2.过程:质粒目的基因限制酶处理一个切口两个黏性末端两个切口获得目的基因DNA连接酶表达载体同一种3.基因表达载体的组成：它们所处的位置和有什么作用？a、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因位于基因的首端,是RNA聚合酶的识别和结合部位,驱动基因转录成mRNA位于基因的末端,终止转录鉴别受体细胞中是否含有目的基因①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构②用到的工具酶：既用到限制酶切割载体和含有目的基因的DNA片段，又用到DNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少④目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。注意例1（多选）一个基因表达载体的构建应包括()A．目的基因B．启动子C．终止子D．标记基因ABCD例2.下列关于基因表达载体的叙述不正确的是()A．启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位，是起始密码B．启动子和终止子都是特殊结构的DNA短片段，对mRNA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而有所差别A•常用的受体细胞：原核生物：大肠杆菌枯草杆菌土壤农杆菌真核生物：酵母菌和动植物细胞•将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。三.将目的基因导入受体细胞转化：目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达1、将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法特点:能感染双子叶植物和祼子植物,对大多数单子叶植物无感染能力Ti质粒的T—DNA可转移至受体细胞并整合到其染色体上转化过程:Ti质粒目的基因构建表达载体导入植物细胞整合植物细胞染色体DNA表达新性状转入农杆菌整合到染色体上转移至受体细胞（2）基因枪法——微弹轰击法特点：成本高适用于单子叶植物胚珠花药花丝柱头花柱子房壁子房雄蕊雌蕊（3）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。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DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。我国转基因抗虫棉就是用这种方法获得特点：简便经济例3.采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是（）①将毒素蛋白质注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中④将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，导人细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养A．①②B．②③C．③④D．①④C2、将目的基因导入动物细胞方法:显微注射技术操作程序:提纯含目的基因表达载体取受精卵显微注射移植到子宫早期胚胎新性状动物3、将目的基因导入微生物细胞常用法：Ca2+处理常用菌：大肠杆菌经常用原核生物作受体细胞原因：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少过程：Ca2+处理大肠杆菌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将目的基因导入受体细胞1.将目的基因导入植物细胞转化农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法2.将目的基因导入动物细胞显微注射技术3.将目的基因导入微生物细胞Ca2+处理植物基因工程动物基因工程微生物基因工程常用方法受体细胞比较目的基因导入不同细胞的方法农杆菌转化法显微注射法Ca2+处理法体细胞受精卵原核细胞四.目的基因的检测与鉴定抗虫鉴定抗病鉴定活性鉴定等抗原－抗体杂交法DNA-RNA分子杂交法DNA分子杂交法受体是否具有转基因特征个体水平目的基因是否翻译目的基因是否转录目的基因是否导入分子水平方法检测对象检测①导入检测：目的基因是否导入受体细胞方法——DNA分子杂交②表达检测转录检测——分子杂交翻译检测——抗原抗体杂交分子检测法鉴定抗虫鉴定抗病鉴定活性鉴定等个体水平的鉴定目的基因的表达和检测（一）、检测1、检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因(关键步骤)①.首先取出转基因生物的基因组DNA②.用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记,以此做探针③.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体DNA中（1）方法:DNA分子杂交（2）过程:DNA分子杂交示意图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