生物基因工程的基本操作程序23课时

现代生物科技专题1.2基因工程的基本操作程序目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的表达和检测基因工程的基本操作程序1）反转录法：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：人工合成目的基因目的基因的获取cDNA2、从基因文库中获取(基因序列未知)基因文库基因组文库部分基因文库－－如：cDNA文库目的基因的获取5/3/G—GT—C3/5/G—AC—C聚焦二：目的基因的获取方法5/3/5/3/5/3/G—GT—C3/5/G—AC—C5/3/引物ⅡG—G高温变性低温复性中温延伸5/3/A—G引物Ⅰ聚焦二：目的基因的获取方法5/3/5/3/90℃-95℃55℃-65℃70℃-75℃3、利用PCR技术扩增目的基因聚合酶链式反应目的基因的获取过程：a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在热作用下，_____断裂，形成___________b、复性（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Taq酶的作用下，合成与模板互补的________。氢键单链DNA双链DNA链PCR扩增仪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：_______________________、_______________、___________、___________.等②原理：__________④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）⑤结果：聚合酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制四种脱氧核苷酸一对引物DNA聚合酶指数2n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增要有一段已知目的基因的核苷酸序列（前提条件）PCR技术1、PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环：95℃下使模板DNA变性、解链→55℃下复性（引物与DNA模板链结合）→72℃下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高C2、在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个），放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是A．540个B．7560个C．8100个D．17280个C获取目的基因的常用方法有哪些?（2）从基因文库中获取—目的基因序列未知（3）利用PCR技术扩增—目的基因序列已知（1）人工合成---目的基因不是很大且已知序列目的基因的获取3、下列属于获取目的基因的方法的是()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人工化学合成A.①②③⑤B.①②⑤⑥C.①②③④D.①②④⑥4、在基因工程技术中，下列方法与目的基因获得无关的是A.辐射诱变法B.从基因文库中获取C.反转录法D.人工合成法科学家在培育抗虫棉时，经历了多次失败，才获得成功。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(抗虫基因首端)，导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端)，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。资料:聚焦三：基因表达载体的构建作为基因表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？基因表达载体的构建基因表达载体的构建是基因工程的核心，其目的是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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。基因表达载体的构建基因表达载体的模式图抗生素抗性基因基因表达除含有目的基因外，还需要哪些元件？启动子终止子标记基因一原核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区编码区上游编码区下游调控遗传信息的表达(调控序列)编码蛋白质(编码序列)一原核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点RNA聚合酶是一种蛋白质，能识别并与调控序列中的结合位点结合，能催化DNA转录为RNA启动子终止子启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录一原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点RNA聚合酶AGGTCACGTCGTCCAGTGCAGCAGGUCACGUCGRNA聚合酶启动子终止子二真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区调控遗传信息的表达(调控序列)外显子(能编码蛋白质)内含子(不能编码蛋白质)启动子终止子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连续不连续编码区非编码原核细胞不具有剪切、拼接mRNA的能力，所以真核细胞的基因不能在原核细胞的受体细胞中正确表达成熟mRNA反转录反转录法合成目的基因cDNAcDNA不含非编码区的启动子、终止子不含编码区的内含子基因表达载体的组成：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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。聚焦三：基因表达载体的构建a、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因e、复制原点基因的运载体、目的基因、启动子、终止子和标记基因等都是DNA片断，如何将它们连接起来？质粒目的基因限制酶DNA连接酶重组DNA质粒DNA分子一个切口两个黏性末端两个切口获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种限制酶目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。聚焦三：基因表达载体的构建质粒中插入启动子、终止子和标记基因等DNA片断，也是同样的重组方法•2、科学家已经能够通过基因工程的方法，能使番茄果肉细胞中含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述错误的是（）•A．采用反转录的方法得到的目的基因有启动子、终止子•B．用同种限制酶处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同的黏性末端而形成重组DNA分子•C．番茄的叶肉细胞可作为受体细胞•D．启动子对于目的基因在番茄的叶肉细胞中的表达是不可缺少的1、哪项不是基因表达载体的组成部分()A.启动子B.终止密码C.标记基因D.目的基因将目的基因导入受体细胞转化目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。阅读P12-13，思考：将目的基因导入植物细胞、动物细胞、微生物细胞的方法分别有哪些？将目的基因导入受体细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法显微注射技术感受态法受体细胞植物细胞动物细胞原核细胞农杆菌转化法适用于双子叶植物裸子植物适用于单子叶植物基因枪法胚珠花药花丝柱头花柱子房壁子房雄蕊雌蕊花粉管通道法适用于被子植物将目的基因导入动物细胞①方法：显微注射法②程序：目的基因表达载体提纯取卵（受精）显微注射受精卵新性状动物将目的基因导入微生物细胞①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少②方法：用Ca2+处理细胞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分子1、基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是()A．结构简单，操作方便B．繁殖速度快C．遗传物质含量少、简单D．性状稳定,变异少B阅读p13-15，思考：1、受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？2、目的基因是否稳定的存在于转基因生物并按人们的预期进行表达，需要在那些水平上进行检测？目的基因的表达和检测目的基因的表达和检测接种实验抗原－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DNA分子杂交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，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。A-A-32PT-T-C-G-T--G32P-T-T-A-A-C-AX1C-C-A-G-T-T-A-X2-G-G-T-C-A-A-TY1A-A-T-T-C-G-T-Y1-T-T-A-A-G-C-A探针待测DNAX待测DNAY待测DNAY与探针DNA相同检测目的基因是否导入受体细胞目的DNA片段检测目的基因是否转录出了mRNA用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA目的基因蛋白质小鼠体内抗体目的基因受体细胞蛋白质抗原抗原杂交分子检测目的基因是否翻译成蛋白质----抗原抗体杂交个体生物学水平抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等1、目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是①检测受体细胞是否有目的基因②检测受体细胞是否有致病基因③检测目的基因是否转录信使RNA④检测目的基因是否翻译蛋白质A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④C归纳:基因工程的基本操作程序1.获取目的基因从基因文库利用PCR化学方法人工合成2.构建基因表达载体目的基因、启动子、终止子、标记基因3.将目的基因导入受体细胞农杆菌转化法、显微注射法、感受态法4.目的基因的检测与鉴定检测：是否插入、转录、翻译鉴定：3、利用基因工程生产蛋白质药物的方法之一是将人的基因转入动物体内，再饲养这些转基因动物，从动物乳汁或尿液中提取药物。这一过程不涉及A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制B．DNA以其一条链为模板合成RNAC．RNA以自身为模板自我复制D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质C2）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）A、人工合成目的基因B、目的基因与运载体结合C、将目的基因导入受体细胞D、目的基因的检测和表达C练习练习1：(2008理综山东卷)为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的处，DNA连接酶作用于处。（填“a”或“b”）aa练习1：(2008理综山东卷)为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和法。（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用技术，该技术的核心是和。（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测，又要用方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。基因枪法（花粉管通道法）植物组织培养脱分化再分化耐盐基因移栽到盐碱地等4、酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可作食用、药用等，是提取核苷酸、三磷酸腺苷等多种生化产品的原料，还可用于生产维生素、氨基酸等。科学家将使啤酒产生丰富泡沫的LTPl基因植入啤酒酵母菌中，使其产生LTPl蛋白，酿出泡沫丰富的啤酒，具体的操作过程如下：请据图回答问题：（1）图中LTPl基因与B结合产生的C是_____________，通常在体外完成，此过程必需有_________________和_____________酶。DNA连接基因表达载体DNA限制性内切酶4、酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可作食用、药用等，是提取核苷酸、三磷酸腺苷等多种生化产品的原料，还可用于生产维生素、氨基酸等。科学家将使啤酒产生丰富泡沫