高中生物选修3-基因工程的基本操作程序.ppt

高中生物选修3-基因工程的基本操作程序.ppt

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1.21.2基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序补：

原核细胞的基因结构补：

原核细胞的基因结构非非编码区编码区非非编码区编码区编码区编码区编码区上游编码区上游编码区下游编码区下游与与RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点启动子启动子终止子终止子RNARNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。

并与其结合。

转录开始后，转录开始后，RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA分子移动，并分子移动，并以以DNADNA分子的一条链为模板合成分子的一条链为模板合成RNARNA。

转录完毕后，转录完毕后，RNARNA链释放出来，紧接着链释放出来，紧接着RNARNA聚聚合酶也从合酶也从DNADNA模板链上脱落下来。

模板链上脱落下来。

与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点AGGUCACGUCGAGGUCACGUCGAGGUCACGUCGAGGUCACGUCGAGGTCACGTCGAGGTCACGTCGAGGTCACGTCGAGGTCACGTCGTCCAGTGCAGCTCCAGTGCAGCTCCAGTGCAGCTCCAGTGCAGCRNARNARNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶RNARNARNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶RNARNARNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶不能转录为信使不能转录为信使RNARNA，不能不能编码蛋白质。

编码蛋白质。

：

能转录相应的信使：

能转录相应的信使RNARNA，能能编码蛋白质编码蛋白质编码区编码区非编码区非编码区原核原核细胞细胞的的基因基因结构结构有调控遗传信息表达的核有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在该序列中，苷酸序列，在该序列中，最重要的是位于编码区上最重要的是位于编码区上游的游的RNARNA聚合酶结合位点。

聚合酶结合位点。

启动子启动子真核细胞的基因结构一个典型的真核细胞基因结构示意图一个典型的真核细胞基因结构示意图nn编码区含有编码区含有编码区含有编码区含有nn能够编码蛋白质的序列能够编码蛋白质的序列能够编码蛋白质的序列能够编码蛋白质的序列（外显子外显子外显子外显子）nn不能编码蛋白质的插入序列不能编码蛋白质的插入序列不能编码蛋白质的插入序列不能编码蛋白质的插入序列（内含子内含子内含子内含子）nn真核生物的结构基因是断裂基因真核生物的结构基因是断裂基因真核生物的结构基因是断裂基因真核生物的结构基因是断裂基因非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点外显子外显子内含子内含子1122334455真核真核细胞细胞的的基因基因结构结构编码区编码区非编码区非编码区外显外显子：

能编码蛋白质的序列子：

能编码蛋白质的序列内含子：

不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，：

有调控作用的核苷酸序列，包括位于编码区上游的包括位于编码区上游的RNARNA聚合酶结合位点。

聚合酶结合位点。

非非编码序列：

编码序列：

包括非编码区和内含子包括非编码区和内含子非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点外显子外显子内含子内含子1122334455加加工工转转录录mRNAmRNA前体前体成熟成熟mRNAmRNA加加工工原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞不同点不同点编码区是编码区是_的的编码区是间隔的、编码区是间隔的、__的的相同点相同点都由都由能够编码蛋白质的能够编码蛋白质的_和具和具有调控作用的有调控作用的_区组成的区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构比较思思考考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核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？

细胞与真核细胞基因结构一样长吗？

连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码基因工程基本操作的四个步骤基因工程基本操作的四个步骤11、目的基因的获取、目的基因的获取22、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建33、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞44、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11、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22、获取目的基因的常用方法有哪些、获取目的基因的常用方法有哪些?

（11）从基因文库中获取）从基因文库中获取（22）利用）利用PCRPCR技术扩增技术扩增（33）人工合成）人工合成请阅读请阅读P9P9第一和二两段第一和二两段

（一）从基因文库中获取目的基因将含有某种生物不同基因的许多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，个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库称为基因文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（如（如:

cDNA文库）文库）1.1.基因文库基因文库基因组基因组文库与文库与部分基部分基因文库因文库的关系的关系2.2.基因文库的构建方法基因文库的构建方法鸟枪法：

鸟枪法：

供体细胞中的供体细胞中的DNADNA许多许多DNADNA片段片段运载体运载体限制酶限制酶与载体连接与载体连接载入载入受体细胞受体细胞产生特定性状产生特定性状导入导入目的基因目的基因分离分离（直接分离法直接分离法）（一一）从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因反转录法：

反转录法：

以目的基因转录成以目的基因转录成的信使的信使RNARNA为模板，反为模板，反转录成互补的单链转录成互补的单链DNADNA，然后在酶的作用下合然后在酶的作用下合成双链成双链DNADNA，从而获得从而获得所需的基因。

所需的基因。

目的基因的目的基因的mRNAmRNA杂交双链杂交双链（单链单链RNA/RNA/单链单链DNA）DNA）单链单链DNADNA反转录酶反转录酶核酸酶核酸酶HH2.2.基因文库的构建方法基因文库的构建方法DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNADNA（目的基因目的基因）求异思维你能推测出由你能推测出由mRNA反转录形成反转录形成cDNA的过程大致分为哪些步骤吗？

的过程大致分为哪些步骤吗？

反转录酶既可以利用反转录酶既可以利用DNA又可以利用又可以利用RNA作为模板合成与之互补的作为模板合成与之互补的DNA链。

像其他链。

像其他DNA聚合酶一样，反转录酶也以聚合酶一样，反转录酶也以53方向合成方向合成DNAcDNA合成过程是：

第一步，反转录酶以合成过程是：

第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与为模板合成一条与RNA互补的互补的DNA单链，形成单链，形成RNA-DNA杂交分子。

第二步，核酸酶杂交分子。

第二步，核酸酶H使使RNA-DNA杂交分子中的杂交分子中的RNA链降解，使之变成单链的链降解，使之变成单链的DNA。

第三。

第三步，以单链步，以单链DNA为模板，在为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链链，形成双链DNA分子。

分子。

根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNADNA法法：

根据已知蛋白质根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测的氨基酸序列，推测出相应的信使出相应的信使RNARNA序序列，然后按照碱基互列，然后按照碱基互补配对原则，推测出补配对原则，推测出它的结构基因的核苷它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。

原料合成目的基因。

蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成2.2.基因文库的构建方法基因文库的构建方法上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？

上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？

优点优点缺点缺点鸟枪法鸟枪法反转录法反转录法根据已知氨基根据已知氨基酸合成酸合成DNADNA法法操作简便操作简便广泛使用广泛使用工作量大，盲目，工作量大，盲目，分离出来的有时并分离出来的有时并非一个基因非一个基因专一性强专一性强操作过程麻烦，操作过程麻烦，mRNAmRNA很不稳定，要很不稳定，要求的技术条件较高求的技术条件较高专一性最强专一性最强仅限于合成核苷酸仅限于合成核苷酸对较少的简单基因对较少的简单基因思考思考:

为什么要构建基因文库为什么要构建基因文库?

直接从含有目的基因的生物直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗体内提取不行吗?

（二二）利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因概念：

概念：

PCRPCR全称为全称为_，是一项，是一项在生物在生物_复制复制_的核酸合成技术的核酸合成技术条件：

条件：

_、_、_（_（做启动子做启动子）、_._.前提条件：

前提条件：

原理：

原理：

_方式：

方式：

以以_方式扩增，即方式扩增，即_（nn为扩增循为扩增循环的次数）环的次数）结果：

结果：

选修选修1P1P6060聚合酶链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物DNADNA聚合酶聚合酶指数指数22nn使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增（二二）利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因b、PCR（聚合酶链式反应）技术扩增（聚合酶链式反应）技术扩增由穆里斯等人于由穆里斯等人于1988年发明，并于年发明，并于1993年获得若贝尔化学奖。

年获得若贝尔化学奖。

PCR反应的过程：

（变性、退火、延伸、多次重复）反应的过程：

（变性、退火、延伸、多次重复）变性变性退火退火延伸延伸结果：

双链结果：

双链DNA分子数为分子数为2n可可获获取取大大量量目目的的基基因因过程：

过程：

aa、DNADNA变性变性（90-9490-94）：

双链）：

双链DNADNA模板模板在热作用下，在热作用下，_断裂，形成断裂，形成_bb、退火退火（复性复性25-6525-65）：

系统温度降低，引）：

系统温度降低，引物与物与DNADNA模板结合，形成局部模板结合，形成局部_。

cc、延伸延伸（70-7570-75）：

在）：

在TaqTaq酶的作用下，从酶的作用下，从引物的引物的55端端33端端延伸，合成与模板互补延伸，合成与模板互补的的_。

氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链二、基因表达载体的构建寻根问底寻根问底将目的基因直接导入受体细胞不是更简便吗？

如果这么做，将目的基因直接导入受体细胞不是更简便吗？

如果这么做，结果会怎样？

结果会怎样？

有人采用总有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总DNA提提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物，没有进行表达载取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物，没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物导入了受体植物,不好检测与筛选不好检测与筛选,同时也无法增强目的基因的表达同时也无法增强目的基因的表达水平水平,也不能确定目的基因产物的存在部位。

也不能确定目的基因产物的存在部位。

构建基因表达载体的目的构建基因表达载体的目的a、使目的基因在受体细胞中稳定遗传的、使目的基因在受体细胞中稳定遗传的b、使目的基因复制并遗传给下一代、使目的基因复制并遗传给下一代c、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。

1.1.用一定的用一定的_切割切割质粒，使其出