基因工程的基本操作程序-医学知识培训ppt课件

基因工程的基本操作程序 医学知识基因工程的基本操作程序 医学知识1阅读阅读P8-11，思考下列问题：，思考下列问题：1 1、目的基因主要是指、目的基因主要是指_2 2、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？3什么是基因文库？什么是基因组文库？什么什么是基因文库？什么是基因组文库？什么是部分基因文库？是部分基因文库？4怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因？5 5 PCRPCR技术的原理技术的原理前提前提原料原料结果结果过程过程2基因工程的基本操作程序 医学知识阅读P8-11，思考下列问题：1、目的基因主要是指_2第一步：目的基因的获取第一步：目的基因的获取1 1、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请举出三个以上的例子请举出三个以上的例子2 2、获取目的基因的常用方法：、获取目的基因的常用方法：（1 1）从基因文库中获取）从基因文库中获取（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增技术扩增（3 3）人工合成）人工合成基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤3基因工程的基本操作程序 医学知识第一步：目的基因的获取1、目的基因主要是指_3(1)从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因4基因工程的基本操作程序 医学知识(1)从基因文库中获取目的基因4基因工程的基本操作程序 医学4概念：概念：基因文库基因文库 （gene library）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）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片段片段,导入受体菌的群体中储存导入受体菌的群体中储存,各个受体菌各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因分别含有这种生物的不同的基因,称为基因称为基因文库文库(genelibrary)5基因工程的基本操作程序 医学知识概念：基因文库基因组文库部分基因文库（如cDNA文库）5基因组文库基因组文库:基因文库中包含了一种生物基因文库中包含了一种生物所有所有的基的基因因,这种基因文库叫做基因组文库这种基因文库叫做基因组文库.部分基因文库部分基因文库:基因文库中包含了一种生物的基因文库中包含了一种生物的一部分一部分基因基因,这种基因文库叫做部分基因文库这种基因文库叫做部分基因文库.6基因工程的基本操作程序 医学知识基因组文库:6基因工程的基本操作程序 医学知识6基因组文基因组文库与部分库与部分基因文库基因文库的关系的关系7基因工程的基本操作程序 医学知识基因组文库与部分基因文库的关系7基因工程的基本操作程序 医学7（一）基因文库的构建（一）基因文库的构建（一）基因文库的构建（一）基因文库的构建（1 1）基因组文库的构建）基因组文库的构建）基因组文库的构建）基因组文库的构建提取某生物提取某生物全部全部DNA用适当用适当限制酶切割限制酶切割许许多多DNA片段片段与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群该生物基该生物基因组文库因组文库（每个受体菌含有一段不同的DNA片段）（2 2）cDNAcDNA文库的构建文库的构建文库的构建文库的构建mRNAmRNA反转录形成反转录形成反转录形成反转录形成与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群mRNA逆转录酶逆转录酶单链单链DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNA(cDNA)该生物该生物cDNA文库文库8基因工程的基本操作程序 医学知识（一）基因文库的构建（1）基因组文库的构建提取某生物用适当许8（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因PCR聚合酶链式反应聚合酶链式反应是一项生物是一项生物体外复制体外复制特定特定DNA片片段的核酸合成技术。通过此技术，可段的核酸合成技术。通过此技术，可短时间内大量扩增目的基因。短时间内大量扩增目的基因。9基因工程的基本操作程序 医学知识（2）利用PCR技术扩增目的基因PCR聚合酶链式反应9基9PCR技术技术原理：原理：前提：前提：原料原料结果：结果：DNA复制复制一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列以以_方式扩增，方式扩增，即即_（n n为扩增循环的次数）为扩增循环的次数）指数指数2 2n n模板模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷酸；引物；四种脱氧核苷酸；热稳定热稳定DNA聚合酶（聚合酶（Taq酶）酶）10基因工程的基本操作程序 医学知识PCR技术原理：DNA复制一段已知目的基因的核苷酸序列以_10n 过程：变性、退火、延伸三步曲变性：加热至加热至9095双链DNA解链成为单链DNA退火：冷却至冷却至5560部分引物与模板的单链DNA的特定互补部位相配对和结合延伸：加热至加热至7075以目的基因为模板，合成互补的新DNA链变性变性退火退火延伸延伸11基因工程的基本操作程序 医学知识 过程：变性、退火、延伸三步曲变性：加热至9095双链11(二二)利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因12基因工程的基本操作程序 医学知识(二)利用PCR技术扩增目的基因12基因工程的基本操作程序 12PCR的基本反应步骤变性90-95C延伸70-75C退火55-60CPCR总结：13基因工程的基本操作程序 医学知识PCR的基本反应步骤变性延伸退火PCR总结：13基因工程的基13v（3）人工合成人工合成根据根据已知的核苷酸序列已知的核苷酸序列，通过，通过DNADNA合成仪合成仪化学方法直接人工合成。化学方法直接人工合成。14基因工程的基本操作程序 医学知识（3）人工合成根据已知的核苷酸序列，通过DNA合成仪化14本节小结本节小结1、基因工程的四大基本操作步骤。、基因工程的四大基本操作步骤。2、目的基因获取的三种方法。、目的基因获取的三种方法。15基因工程的基本操作程序 医学知识本节小结1、基因工程的四大基本操作步骤。15基因工程的基本操151、构建基因组、构建基因组DNA文库时，首先应分离细胞的文库时，首先应分离细胞的A、染色体、染色体DNAB、线粒体、线粒体DNAC、总、总mRNAD、tRNA2、目的基因可从基因文库中获得，下列有关基因文库、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的描述正确的是A、某生物的全套基因就是一个基因文库、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、将含有某种生物不同的许多DNA片段，导入某个片段，导入某个生物体内，则这个生物就是一个基因文库生物体内，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、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、含有一种生物的一部分基因的基因文库叫cDNA文文库库AC小试牛刀小试牛刀16基因工程的基本操作程序 医学知识1、构建基因组DNA文库时，首先应分离细胞的2、目的基因可从163、在遗传工程中，若有一个控制有利性状的、在遗传工程中，若有一个控制有利性状的DNA分子片段为分子片段为ATGTGTACAC，要使其数，要使其数量增多，可用量增多，可用PCR技术进行人工复制，复制时技术进行人工复制，复制时应给予的条件是应给予的条件是()双链双链DNA分子为模板分子为模板ATGTG或或TACAC模板链模板链四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种四种核苷酸核苷酸DNA聚合酶聚合酶热稳定热稳定DNA聚合酶聚合酶引物引物温度变化温度变化恒温恒温ABCDD17基因工程的基本操作程序 医学知识3、在遗传工程中，若有一个控制有利性状的DNA分子片段为AT174、在已知序列信息的情况下，获取目的基、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是因的最方便方法是()A、化学合成法、化学合成法B、基因组文库法、基因组文库法C、cDNA文库法文库法D、聚合酶链反应、聚合酶链反应5 5、下列获取目的基因的方法中需要模板链、下列获取目的基因的方法中需要模板链的是的是()()从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因 利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因 反转录法反转录法 通过通过DNADNA合成仪利用化学方法人工合成合成仪利用化学方法人工合成 A A B B C C D DAD18基因工程的基本操作程序 医学知识4、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是(18第二课时第二课时基因表达载体的构建基因表达载体的构建学习目标：学习目标：1、说出基因表达载体的组成部分，并理解每、说出基因表达载体的组成部分，并理解每部分的功能。部分的功能。2、掌握基因表达载体构建是基因工程的核心、掌握基因表达载体构建是基因工程的核心19基因工程的基本操作程序 医学知识第二课时 基因表达载体的构建学习目标：19基因工程的基本操作191.1.基因表达载体的组成基因表达载体的组成：它们有什么作用？它们有什么作用？a.目的基因目的基因b.启动子启动子c.终止子终止子d.标记基因标记基因位于基因的首端位于基因的首端,是是RNA聚合酶识别和结聚合酶识别和结合部位合部位位于基因的尾端位于基因的尾端,终终止转录止转录检测受体细胞是否含有目的基因检测受体细胞是否含有目的基因第二步、基因表达载体的构建第二步、基因表达载体的构建e.复制原点复制开始的地方复制开始的地方20基因工程的基本操作程序 医学知识1.基因表达载体的组成：它们有什么作用？a.目的基因b.启动20质粒质粒目的基因目的基因限制酶处理限制酶处理一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNADNA连接酶连接酶表表达达载载体体同种同种2.2.如何构建基因表达载体？如何构建基因表达载体？21基因工程的基本操作程序 医学知识质粒目的基因限制酶处理一个切口两个切口DNA连接酶表达载体同21寻根问底寻根问底将生物的所有将生物的所有DNADNA直接导入受体细胞不是更简直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？便吗？如果这么做，结果会怎样？有人采用总有人采用总DNADNA注射法进行遗传转化，即将注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总一个生物中的总DNADNA提取出来，通过注射或提取出来，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导入了受体靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物植物,不好检测与筛选不好检测与筛选,同时也无法增强目同时也无法增强目的基因的表达水平的基因的表达水平,也不能确定目的基因产也不能确定目的基因产物的存在部位。物的存在部位。22基因工程的基本操作程序 医学知识寻根问底 将生物的所有DNA直接导入受体细胞不是更简便吗？223、构建基因表达载体的目的、构建基因表达载体的目的思考：思考：若不构建基因表达载体，直接将目的基因导若不构建基因表达载体，直接将目的基因导入受体细胞，这样可以完成任务吗？为什么？入受体细胞，这样可以完成任务吗？为什么？不能，目的基因不能稳定存在，不能表达，不能，目的基因不能稳定存在，不能表达，也不能遗传给子代。也不能遗传给子代。a a、使目的基因在受体细胞中稳定存在、使目的基因在受体细胞中稳定存在b 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 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。23基因工程的基本操作程序 医学知识3、构建基因表达载体的目的思考：不能，目的基因不能稳定存在，23受体生物受体生物 植物植物 动物动物 微生物微生物受体细胞受体细胞导入方法导入方法受精卵或体细胞受精卵细胞/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+处理成感受态细胞第三步：将目的基因导入受体细胞第三步：将目的基因导入受体细胞一、转化：一、转化：二、完成表格二、完成表格目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞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。内维持稳定和表达的过程。24基因工程的基本操作程序 医学知识受体生物 植物 动物 微生物受体细胞导入方法受精卵241、将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌）农杆菌转化法转化法特点特点:能感染能感染双子叶植物双子叶植物和和祼子植物祼子植物,对对单子叶植物无感染能力单子叶植物无感染能力Ti质粒质粒的的TDNA可转移至受体细可转移至受体细胞并整合到其染色体上胞并整合到其染色体上转化过程转化过程:Ti质粒质粒目的基因目的基因构建构建表达表达载体载体导入导入植植物物细细胞胞插入插入植物细胞植物细胞染色染色DNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌25基因工程的基本操作程序 医学知识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2526基因工程的基本操作程序 医学知识26基因工程的基本操作程序 医学知识26（2）基因枪法）基因枪法 基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，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，使目打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。这是单子叶植物中常见的导入的基因与其整合并表达的方法。这是单子叶植物中常见的导入方法。方法。27基因工程的基本操作程序 医学知识（2）基因枪法 基因枪法又称微弹轰击法，是利用27基因工程的基本操作程序-医学知识培训ppt课件282、将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞方法方法:显微注射技术显微注射技术操作程序操作程序:提纯含目的基提纯含目的基因表达载因表达载体体取受精卵取受精卵显微注射显微注射移植到子宫移植到子宫受精卵发育受精卵发育新性状新性状动物动物29基因工程的基本操作程序 医学知识2、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293、将目的基因导入微生物细胞将目的基因导入微生物细胞常用法常用法：Ca2+处理处理常用菌常用菌：大肠杆菌大肠杆菌微生物作受体细胞优点：微生物作受体细胞优点：繁殖快繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少、多为单细胞、遗传物质相对少过程：过程：Ca2+处理处理大肠杆菌大肠杆菌感受态感受态细胞细胞表达载体表达载体与感受态与感受态细胞混合细胞混合感受态细感受态细胞吸收胞吸收DNA30基因工程的基本操作程序 医学知识3、将目的基因导入微生物细胞常用法：Ca2+处理常用菌：大肠30本节小结1、基因表达载体的构成主要包括哪几部分？、基因表达载体的构成主要包括哪几部分？2、为什么要构建基因表达载体？、为什么要构建基因表达载体？3、常见的三种将基因表达载体导入受体细胞、常见的三种将基因表达载体导入受体细胞的方法。的方法。31基因工程的基本操作程序 医学知识本节小结1、基因表达载体的构成主要包括哪几部分？31基因工程311、基因工程中科学家常用细菌、酵母菌等微生物作、基因工程中科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是为受体细胞，原因是（）A结构简单、操作方便结构简单、操作方便B繁殖速度快繁殖速度快C遗传物质含量少、简单遗传物质含量少、简单D性状稳定、变异少性状稳定、变异少B小试牛刀小试牛刀32基因工程的基本操作程序 医学知识1、基因工程中科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原322.2.采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列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导入目的基因的做法正确的是()()将毒素蛋白质注射到棉受精卵中将毒素蛋白质注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列注射到棉受精序列注射到棉受精卵中卵中 将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列与细菌质粒重序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中组，注射到棉的子房并进入受精卵中 将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列与质粒重组，序列与质粒重组，导入细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养导入细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养A A B B C C D DC 33基因工程的基本操作程序 医学知识2.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331，右图是基因表达载体结构示意图，右图是基因表达载体结构示意图，请根据基因工程请根据基因工程的有关知识，的有关知识，回答下列问题：回答下列问题：（1）图中）图中A段是段是_。抗生素抗性基因可作为抗生素抗性基因可作为_(2)构建基因表达载体时需要用到构建基因表达载体时需要用到两种工具酶两种工具酶_和和_。若所使用的是。若所使用的是SmaI酶酶,其识别的碱基序列和酶切位点为其识别的碱基序列和酶切位点为CCCGGG,则则要求使用要求使用_DNA连接酶。连接酶。(3)若要获得转基因抗虫棉，通常要把重组若要获得转基因抗虫棉，通常要把重组DNA导入导入土壤农杆菌。抗虫基因能否在棉花土壤农杆菌。抗虫基因能否在棉花植株体内成功植株体内成功表达的关键是：表达的关键是：_。标记基因标记基因终止子终止子T4抗虫基因进入棉花细胞并抗虫基因进入棉花细胞并插入到棉花细胞的染色体插入到棉花细胞的染色体DNA上上限制酶限制酶DNA连接酶连接酶34基因工程的基本操作程序 医学知识1，右图是基因表达载体结构示意图，标记基因终止子T4抗虫基因34第三课时第三课时目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定学习目标学习目标1、说出目的基因在分子水平检测的三种方法、说出目的基因在分子水平检测的三种方法并理解其检测的原理。并理解其检测的原理。2、说出目的基因在个体生物学水平的鉴定方、说出目的基因在个体生物学水平的鉴定方法。法。35基因工程的基本操作程序 医学知识第三课时 目的基因的检测和鉴定学习目标35基因工程的基本操作35复习回顾复习回顾1）将目的基因导入受体细胞有哪些方法）将目的基因导入受体细胞有哪些方法?(试举例说明试举例说明)2）简述农杆菌转化法）简述农杆菌转化法36基因工程的基本操作程序 医学知识复习回顾1）将目的基因导入受体细胞有哪些方法?(试举例说明)36第四步：目的基因的检测与鉴定第四步：目的基因的检测与鉴定检测检测导入检测：目的基因是否导入受体细胞导入检测：目的基因是否导入受体细胞方法方法 DNADNA分子杂交分子杂交表达检测表达检测转录检测转录检测分子杂交分子杂交翻译检测翻译检测抗原抗体抗原抗体杂交杂交分分子子检检测测法法鉴定鉴定抗虫鉴定抗虫鉴定抗病鉴定抗病鉴定活性鉴定等活性鉴定等个体水平的鉴定个体水平的鉴定37基因工程的基本操作程序 医学知识第四步：目的基因的检测与鉴定检测导入检测：目的基因是否导入37知识延伸知识延伸DNADNA分子杂交技术分子杂交技术 该方法是根据该方法是根据碱基互补配对原则碱基互补配对原则，把互补的双链，把互补的双链DNA解开，把单股的解开，把单股的DNA小片段上用同位素、荧光分子小片段上用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，以此作为或化学发光催化剂等进行标记，以此作为探针。探针。之后同之后同被检测的被检测的DNA序列进行杂交，从而检出所要查明的序列进行杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。或基因。38基因工程的基本操作程序 医学知识知识延伸DNA分子杂交技术 该方法是根据38返返返返 回回回回39基因工程的基本操作程序 医学知识返 回39基因工程的基本操作程序 医学知识391 1、用用-珠珠蛋蛋白白的的DNADNA探探针针可可以以检检测测出出的的遗遗传传病是病是 ()()A A镰刀状细胞贫血症镰刀状细胞贫血症 B B白血病白血病C C坏血病坏血病 D D苯丙酮尿症苯丙酮尿症 A2 2、应应用用基基因因工工程程技技术术诊诊断断疾疾病病的的过过程程中中必必须须使使用用基基因因探探针针才才能能达达到到检检测测疾疾病病的的目目的的。这这里里的基因探针是的基因探针是 ()()A A用于检测疾病的医疗器械用于检测疾病的医疗器械B B用放射性同位素或荧光分子等标记的用放射性同位素或荧光分子等标记的DNADNA分分子子C C合成合成-珠蛋白的珠蛋白的DNADNAD D合成苯丙羟化酶的合成苯丙羟化酶的DNADNA片片段段BA40基因工程的基本操作程序 医学知识1、用-珠蛋白的DNA探针可以检测出的遗传病是(404）有关基因工程的叙述正确的是）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、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、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体、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、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D3）有关基因工程的叙述中，错误的是（）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、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人工合成目的基因不用限制性内切酶A41基因工程的基本操作程序 医学知识4）有关基因工程的叙述正确的是 （）D415 5 5 5）基因工程是在基因工程是在基因工程是在基因工程是在DNADNA分子水平上进行设计施工的。在基分子水平上进行设计施工的。在基分子水平上进行设计施工的。在基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因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是A A、人工合成目的基因、人工合成目的基因、人工合成目的基因、人工合成目的基因B B、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D D、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合C6 6）（）（多选）人们利用基因工程的方法，用大肠杆菌生产多选）人们利用基因工程的方法，用大肠杆菌生产人类胰岛素，这一过程涉及到（人类胰岛素，这一过程涉及到（）A.用适当的酶对胰岛素基因与运载体进行切割并连接用适当的酶对胰岛素基因与运载体进行切割并连接B.把重组后的把重组后的DNA分子导入受体细菌内进行扩增分子导入受体细菌内进行扩增C.检测重组检测重组DNA分子是否导入受体细菌内并表达出性状分子是否导入受体细菌内并表达出性状D.筛选出能产生胰岛素的筛选出能产生胰岛素的“工程菌工程菌”ABCD42基因工程的基本操作程序 医学知识5）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42