基因工程的基本操作程序培训课程(ppt 65页)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,检测与鉴定,基因工程基本操作的,四个步骤,一、第一步：目的基因的获取,(,一,),、目的基因主要是,_,编码蛋白质的结构基因,（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,阅读教材,P8-11,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等。,（,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,1,、从,基因文库,中获取目的基因,非编码区,非编码区,编码区,外显子,内含子,原核,和,真核,细胞的,基因,的结构,启动子,原核：,真核：,终止子,RNA,聚合酶结合位点,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,与,真核,细胞的基因结构,比较,连续,不连续,编码区,非编码,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,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,cDNA,文库,的构建,-,反转录法：,真核,生物的基因用,反转录法,得到的,cDNA,与,原,基因相同吗？两种基因文库有区别吗？,思考？,基因组,DNA,文库与,cDNA,文库的比较,（,3,）、构建基因文库的目的,怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢,?,便于在,不知道目的基因核苷酸序列,的情况下，获得所需的目的基因。,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,（,4,）、从基因文库中,得到,目的基因的方法、,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,cDNA,文库,C,2,、利用,PCR,技术扩增,目的基因,概念,：,PCR,全称为,_,，是一项,在生物,_,复制,_,的核酸合成技术。,原理,：,_,多聚酶链式反应,体外,特定,DNA,片段,DNA,复制,PCR,技术,原理：,原料：,优点：,过程：,PCR,扩增仪,DNA,复制,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）,（热）变性,复性,延伸,具体过程：,a,、热变性（,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,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,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。,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,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,反转录法,化学合成法,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.,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,课堂练习,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,腺嘌呤,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（ ）个。,A. 540,B. 8100,C. 17280,D. 7560,（,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,同种限制酶,的黏性末端,切口,DNA,连接酶,相同,1,、过程,:,第二步：基因表达载体的构建,2,、基因表达载体的组成：,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,识别结合位点,位于基因的,末端,终止转录,检测目的基因,是否导入,受体细胞,3,、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,（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,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。,第三步：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,）农秆菌 转化法,特点,:,能感染,双子叶植物,Ti,质粒,的,TDNA,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,（,2,）基因枪法,常用于单子叶植物的转化方法,（,3,）花粉管通道法,我国转基因抗虫棉,就是用这种方法获得,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,：,Ca,2+,处理法,微生物作受体细胞原因：,繁殖快（最主要）,、多为单细胞、遗传物质相对少,过程：,Ca,2+,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,Ca,2+,处理,法,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，原因主要是,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,2,、基因工程常用的受体细胞有,大肠杆菌 枯草杆菌 支原体 动植物细胞,A,B,C,D,B,D,3,、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,接种实验,抗原抗体杂交,核酸（,DNA-RNA,）,分子杂交,DNA,分子杂交,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,第四步：目的基因的检测与鉴定,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,检测受体细胞中是否有目的基因 检测受体细胞中是否有致病基因 检测目的基因是否转录出,mRNA ,检测目的基因是否翻译出蛋白质,A,B,C,D,C,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,农杆菌转化法、显微注射法、,Ca,2+,处理,目的基因的检测与鉴定,检测：是否插入、转录、翻译,鉴定：,上图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答。,(1),图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”：即,_,；,_,；,_,；,_,。,(2),能否利用人的皮肤细胞来完成过程？,_,，为什么？,_,。,(3),过程必需的酶是,_,酶，过程必需的酶是,_,酶,获取目的基因,构建基因表达载体,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,不能,皮肤细胞中胰岛素基因未表达，不能形成胰岛素,mRNA,逆转录,解旋,(4),若,A,中共有,a,个碱基对，其中鸟嘌呤有,b,个，则过程连续进行,4,次，至少需提供胸腺嘧啶,_,个。,(5),在利用,A,、,B,获得,C,的过程中，必须用,_,切割,A,和,B,，使它们产生,_,，再加入,_,才可形成,C,。,(6),为使过程更易进行，可用,_(,药剂,),处理,D,。,15(a-b),同种限制性核酸内切酶,相同的黏性末端,DNA,连接酶,Ca,2+,将,基因与,等调控组件重组在一起，通过,等方法，导入哺乳动物的,中，将 其 送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为,乳腺生物反应器,或乳房生物反应器。,乳腺生物反应器,乳腺生物反应器的优点：,药物蛋白,乳腺蛋白基因的启动子,显微注射,受精卵,产量高；质量好；成本低；易提取。,继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：,（,1,）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是,_,。,（,2,）进行基因转移时，通常要将外源基因转入,_,中，原因是,_,。,（,3,）通常采用,( ),技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。,（,4,）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的,( ),细胞中特异表达。尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的,_,动物均可生产药物。,显微注射法,受精卵,全能性高，外源基因可在相应组织细胞中表达,DNA,分子杂交,膀胱上皮,雌雄,限制性内切酶的作用实际上就是把,DNA,上某些化学键打断，一种能对,GAATTC,专一识别的限制酶，打断的化学键是,A,、,G,与,A,之间的键,B,、,G,与,C,之间的键,C,、,A,与,T,之间的键,D,、磷酸与脱氧核糖之间的键,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。这一过程不会涉及,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,mRNA,C,、,RNA,以自身为模板自我复制,D,、按照,mRNA,密码子的排列顺序合成蛋白质,采用基因工程的方法培养抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（ ）,将毒素蛋白注射到棉受精卵中,将编码毒素蛋白的,DNA,序列注射到棉受精卵中,将编码毒素蛋白的,DNA,序列与质粒重组导入细菌，用该细菌感染棉花体细胞，再进行组织培养,将编码毒素蛋白的,DNA,序列与质粒重组，注射到棉花子房，并进入受精卵,A. B. C. D.,c,利用细菌大量生产人类胰岛素，下列叙述错误的是（ ）,A.,用适当的酶对运载体与人类胰岛素基因进行切割与粘合,B.,用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组,DNA,导入受体细菌,C.,通常通过检测目的基因产物来检验重组,DNA,是否已导入受体细菌,D.,重组,DNA,必须能在受体细菌内进行复制与转录，并合成人类胰岛素,c,1987,年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明：（ ）,萤火虫与烟草植物的,DNA,结构基本相同,萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码,烟草植物体内合成了萤光素,萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同,A,和,B,和,C,和,D,D,我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是（）,A,抗虫基因的提取和运输都需要专用的工具和运载体,B,重组,DNA,分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失,C,抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递到近缘作物，从而造成基因污染,D,转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的,下列哪项不属于通过基因工程培育成功的实例,(,),A,通过杂交实验培育出既抗倒伏又抗稻瘟病的水稻植株,B,在马铃薯中引入细菌、病毒基因，防止克罗拉多马铃薯虫和马铃薯病毒,C,把某些重组,DNA,转移到细菌中，培育出可以清除石油污染的假单胞菌,D,在番茄中引入鱼、细菌、病毒基因，使皮增厚，有利于储藏、保鲜、防冻、延缓成熟，且果实软、便于做汤,下列设想中，从生物技术的原理看，不能实现的是,A,用基因工程技术获得,SARS,疫苗,B,用细胞融合技术制备抗,HIV,的抗体,C,用发酵工程技术制造超级工程菌,D,用克隆技术快速培育红豆彬苗,下列技术中，依据,DNA,分子杂交原理的是,用,DNA,分子探针诊断疾病 ,B,淋巴细胞与骨髓瘤细胞的杂交 快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量 目的基因与运载体结合，形成重组,DNA,分子,A,B,C,D,“,超级细菌,”,是指把三种假单胞杆菌中能分解不同烃类化合物的基因，同时移植到另一个假单胞杆菌细胞内，使之具有能分解四种烃类化合物的功能。请判断培育这一新物种的技术属于,A,基因工程,B,细胞工程,C,酶工程,D,发酵工程,多聚酶链式反应（,PCR,）是一种体外迅速扩增,DNA,片段的技术。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,回答,:,为什么要进行蛋白质工程,?,一、,蛋白质工程,崛起的缘由,这些蛋白质只是适应生物自身的需要，但不一定完全符合人类生产和生活需要,，所以需要加以改造。,在原则上只能生产,自然界已存在,的蛋白质。,基因工程的不足：,二、蛋白质工程的基本原理,根据人们对蛋白质功能的特定需求，对,蛋白质的结构进行分子设计,。,1,、目标：,2,、原理：,改造基因,（基因修饰或基因合成）,(,对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？,),.,途径,:,预期的,蛋白质功能,设计预期的,蛋白质结构,推测应有的,氨基酸序列,找到并合成相对应的,脱氧核苷酸序列,（基因）,蛋白质,三维结构,氨基酸序,列多肽链,基因,DNA,预期功能,DNA,合成,分子设计,mRN,A,生物功能,转录,翻译,折叠,图,1-29,蛋白质工程流程图（,思路？,）,推测,项目,基因工程,蛋白质工程,操作起点,思路,过程,目标,结果,联系,目的基因,预期蛋白质,功能,中心法则的,逆推,获取目的基因,构建表达载体,导入受体细胞,目的基因的检测与表达,预期蛋白质功能,设计蛋白质结构,推测氨基酸序列,推测核苷酸序列,合成,DNA,定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类型或生物产品,定向改造或生产人类所需的蛋白质,生产自然界中已有的蛋白质,蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的,第二代基因工程,。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，,必须通过基因的修饰或基因的合成,。,生产自然界,没有,的蛋白质,中心法则,1,、关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（ ）,A是生物在长期进化过程中形成的,B它们的结构和功能符合特定物种生存的需要,C构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种,D一定完全符合人类生产和生活的需要,课堂练习,D,2,、,蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是,氨基酸结构,B,蛋白质空间结构,C,肽链结构,D,基因结构,3,、,下列关于蛋白质工程的说法错误的是,A,蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要,B,蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构,C,蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子,D,蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程,4、以下关于蛋白质工程的说法正确的是,A、蛋白质工程以基因工程为基础,B、蛋白质工程就是酶工程的延伸,C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造,D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质,5、蛋白质工程的基本流程正确的是（）,蛋白质分子结构设计,DNA,合成,预期蛋白质功能,根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列,A,B,C,D,6、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质是,A,氨基酸种类增多,B,氨基酸种类减少,C,仍为天然存在蛋白质,D,可合成天然不存在蛋白质,7、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（,）,A科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品,B生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面,C蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用,D蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多,C,A,、,基因突变,B,、,基因工程,C,、蛋白质工程,D,、,细胞工程,科学家将,-干扰素基因进行定点突变后导入大肠杆菌表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了-干扰素的抗病毒活性，并且提高了储存稳定性,。该生物技术为,如果科学家通过转基因工程，成功地把一名女性血友病患者的造血细胞进行改造，使其凝血功能恢复正常。那么，她后来所生的儿子中：,A,全部正常,B,一半正常,C,全部有病,D,不能确定,8,下图为蛋白质工程操作的基本思路，请回答问题：,(1),代表蛋白质工程操作思路的过程是,_,；代表中心法则内容的是,_,。,(,填写数字,),(2),写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：,_,；,_,；,_,。,(3),蛋白质工程的目标是,_,。,通过,_,实现。,(4),从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是,_,的。,折叠,分子设计,DNA,合成,对蛋白质的结构进行分子设计,基因合成或修饰,相反,