基因工程的基本操作程序教学完整ppt课件

基因工程的基本操作程序 抗虫棉的培育的过程 基因工程的基本操作程序 1 目的基因的获取 2 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 基因表达载体的构建 一 目的基因的获取 1 目的基因 2 获取方法 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 通过DNA合成仪用化学方法直接合成 主要指的是编码蛋白质的结构基因 补 原核细胞的基因结构 编码区下游 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 启动子 终止子 补 真核细胞的基因结构 内含子 外显子 RNA聚合酶的始结合位点 RNA聚合酶的末结合位点 结构基因 外显子 内含子 转录 加工修饰 mRNA 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 内含子 外显子 一 从基因文库中获取目的基因 序列未知 1 基因文库 基因文库中不是直接保管相应基因 而是保存受体菌 菌中含基因 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段 导入到受体菌的群体中储存 各个受体菌分别含有这种生物的不同基因 称为基因文库 基因组文库的构建模式图 部分基因文库的构建模式图 基因组文库和部分基因文库的比较 小 大 无 有 无 有 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因 可以 部分基因可以 解旋酶催化 1 解旋 模板 2 合成互补子链 以母链为模板进行碱基配对 在DNA聚合酶的催化下 利用游离的脱氧核苷酸进行 母链 旧链 子链 新链 子代DNA 同时进行 边解旋边复制 3 形成新的DNA分子 补 DNA复制过程 作用 把单个脱氧核苷酸连接成链 形成磷酸二酯键 2 利用PCR技术扩增目的基因 多聚酶链式反应 体外 特定DNA片段 PCR技术的操作过程 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 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 d 重复a b c步骤 每重复一次 目的基因增加 倍 一 PCR技术的操作过程 PCR技术的操作过程 PCR反应体系中目的基因成指数 2n 形式扩增 PCR技术扩增与DNA复制的比较 碱基互补配对原则 碱基互补配对原则 四种脱氧核苷酸 模板 酶 ATP 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 边解旋边复制 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 过程 变性 退火 延伸三步曲 变性 90 95 退火 55 60 延伸 70 75 3 人工合成法 利用DNA合成仪人工合成的前提 基因较小 核苷酸序列已知 蛋白质的氨基酸序列 mRNA的核苷酸序列 基因的核苷酸序列 目的基因 化学合成 推测 推测 思考 化学法合成的目的基因含内含子 启动子和终止子吗 课堂小结 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 归纳 获取目的基因的方法 思考 为什么要构建基因表达载体 1 使目的基因在受体细胞中稳定存在并可以遗传给下一代 2 使目的基因能够表达和发挥作用 二 构建表达载体 思考 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 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 2 基因表达载体的组成 它们有什么作用 a 目的基因 b 启动子 c 终止子 d 标记基因 启动子 终止子 标记基因 位于基因首端的一段特殊的DNA片段 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 位于基因尾端的一段特殊的DNA片段 能终止mRNA的转录 鉴别受体细胞中是否含有目的基因 从而将有目的基因的细胞筛选出来 相同点 不同点 思考 载体与表达载体的异同 都有标记基因和复制原点 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 基因表达载体的构建过程 质粒 DNA分子 限制酶切割 两个切口获得目的基因 DNA连接酶连接 重组DNA分子 重组质粒 同一种 一个切口两个黏性末端 用同一种限制酶分别切割目的基因个质粒 使之露出相同的粘性末端 并用DNA连接酶使之连接 三 将目的基因导入受体细胞 一 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 二 方法 将目的基因导入植物细胞 将目的基因导入动物细胞 将目的基因导入微生物细胞 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 显微注射法 感受态细胞 1 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法 1 农杆菌转化法 特点 Ti质粒上的T DNA可以转移到受体细胞 并整合到受体细胞染色体的DNA上 易感染双子叶植物和裸子植物 对大多数单子叶植物没有感染能力 转化过程 Ti质粒目的基因 构建 表达载体 植物细胞 植物细胞染色DNA 新性状 农杆菌 基因枪法又称微弹轰击法 是利用压缩气体产生的动力 将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中 使目的基因与其整合并表达的方法 2 基因枪法 适用于单子叶植物 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 适用于被子植物 2 将目的基因导入动物细胞 1 方法 显微注射法 将基因表达载体提纯 用显微仪注射到受精卵中 思考 为什么要用受精卵而不用体细胞 2 操作程序 提纯含目的基因表达载体 取受精卵 显微注射 移植到输卵管或子宫 受精卵发育 新性状动物 常用法 常用菌 微生物作受体细胞原因 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 3 将目的基因导入微生物细胞 Ca2 处理 大肠杆菌 繁殖快 多为单细胞 遗传物质相对少 受精卵体细胞 受精卵 细胞 个体 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 显微注射技术 用Ca2 处理成感受态细胞 小结 将目的基因导入受体细胞 四 目的基因的检测与鉴定 导入过程完成后 全部受体细胞都能摄入重组DNA分子吗 1 真正能摄入重组DNA分子的受体细胞很少 2 目的基因进入受体细胞后 是否都能稳定维持和表达 不一定 需要检测 四 目的基因的检测与鉴定 检测 是否插入目的基因是否转录是否翻译鉴定 分子水平鉴定个体生物学水平鉴定 转基因生物的DNA 探针 15N 15N 14N 14N 1 检测是否插入了目的基因 基因探针 放射性同位素等标记的DNA分子 方法 DNA分子杂交技术 DNA与DNA 变性 变性 1 检测 分子水平的检测 变性 方法 DNA与mRNA杂交技术 2 检测目的基因是否转录出了mRNA 探针 15N 15N 转基因生物的mRNA 14N 14N 1 检测 分子水平的检测 1 检测 分子水平的检测 提取 3 检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法 抗原 抗体杂交 Bt毒素蛋白 将Bt毒蛋白注射小鼠体内 从小鼠血管抽出血液分离出抗Bt毒素的抗体 抗体 蛋白质 出现杂交带 脱分化 组织培养 二 鉴定 个体生物学水平 抗虫鉴定 抗病鉴定 活性鉴定等 目的基因的表达和检测 归纳 基因工程的基本操作程序 获取目的基因从基因文库利用PCR化学方法人工合成构建基因表达载体目的基因 启动子 终止子 标记基因将目的基因导入受体细胞感受细胞法 微生物 农杆菌转化法 植物 显微注射法 动物 目的基因的检测与鉴定检测 是否插入 转录 翻译 个体 课堂练习 1 有关基因工程的叙述中 错误的是 A DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来B 限制性内切酶用于目的基因的获得C 目的基因须由运载体导入受体细胞D 人工合成目的基因不用限制性内切酶 A 课堂练习 2 下列属于获取目的基因的方法的是 利用mRNA反转录形成 从基因组文库中提取 从受体细胞中提取 利用PCR技术 利用DNA转录 人工合成A B C D D 课堂练习 3 有关基因工程的叙述正确的是 A 限制酶只在获得目的基因时才用B 重组质粒的形成在细胞内完成C 质粒都可作为运载体D 蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 D 课堂练习 4 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 拓展深化 只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对 其余三个步骤都涉及碱基互补配对 课堂练习 即时应用 随学随练 轻松夺冠 5 2009年高考浙江卷 下列关于基因工程的叙述 错误的是 A 目的基因和受体细胞均可来自动 植物或微生物B 限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C 人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D 载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达 D