最新基因工程的基本操作程序新课课件

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,*,基因工程的基本操作程序新课,基因工程的基本操作程序新课,1,基因工程的基本操作程序,1、目的基因的获取,2、基因表达载体的构建,3、将目的基因导入受体细胞,4、目的基因的检测与鉴定,基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取2、基因表达载体的构,2,最新基因工程的基本操作程序新课课件,3,最新基因工程的基本操作程序新课课件,4,最新基因工程的基本操作程序新课课件,5,最新基因工程的基本操作程序新课课件,6,最新基因工程的基本操作程序新课课件,7,最新基因工程的基本操作程序新课课件,8,最新基因工程的基本操作程序新课课件,9,基因组DNA文库,cDNA文库,基因组DNA文库与cDNA文库的比较,基因组DNA文库cDNA文库基因组DNA文库与cDNA文库的,10,最新基因工程的基本操作程序新课课件,11,最新基因工程的基本操作程序新课课件,12,最新基因工程的基本操作程序新课课件,13,（3）,如何从基因文库中得到所需要的基因？,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。,（3）如何从基因文库中得到所需要的基因？依据：目的基因的有关,14,（2）利用PCR技术扩增目的基因,PCR,多聚酶链式反应,是一项生物,体外复制,特定,DNA,片段的核酸合成,技术,。通过此技术，可获取大量的目的基因。,（2）利用PCR技术扩增目的基因PCR多聚酶链式反应,15,PCR技术,原理：,前提：,原料,方式,PCR扩增仪,DNA复制,一段已知目的基因的核苷酸序列,：以_方式扩增，,即_（n为扩增循环的次数）,指数,2,n,模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；离子,如：Mg,2+,(激活剂),PCR技术原理：PCR扩增仪DNA复制一段已知目的基因的核苷,16,利用PCR技术扩增目的基因,利用PCR技术扩增目的基因,17,过程,变性、退火、延伸三步曲,变性：,加热至,90,95,双链DNA解链成为单链DNA,退火：,冷却至,55,60,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,70,75,以目的基因为模板，合成互补的新DNA链,变性,退火,延伸,过程变性、退火、延伸三步曲变性：加热至9095双链D,18,PCR(多聚酶链式反应),PCR(多聚酶链式反应),19,PCR,技术扩增与DNA复制的比较,PCR,技术,DNA,复制,相同点,原理,原料,条件,不同点,解旋方式,场所,酶,结果,碱基互补配对,四种脱氧核苷酸,模板、能量、酶,DNA在高温下变性解旋,解旋酶催化,体外复制,细胞核内,热稳定的DNA聚合酶,细胞内的DNA聚合酶,大量的DNA片段,形成整个DNA分子,PCR技术扩增与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原,20,目的基因的mRNA,单链DNA,(cDNA）,双链DNA,(即目的基因),反转录,合成,1）反转录法：,以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。,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：,3、人工合成的目的基因,目的基因的mRNA单链DNA(cDNA）双链DNA反转录合,21,1.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_,_。,核心,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,同一种限制酶,的黏性末端,切口,DNA连接酶,相同,(二)基因表达载体的构建,1.用一定的_切割 核心3.将切下的目的,22,基因表达载体的构建,核心,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。,基因表达载体的构建核心质粒DNA分子一个切口两个切口DN,23,科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，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:,科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努,24,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。,a、目的基因,b、启动子,c、终止子,d、标记基因等,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,25,最新基因工程的基本操作程序新课课件,26,(三)将目的基因导入受体细胞,常用的受体细胞：,动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。,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。,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,(三)将目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：动植物细胞、大肠,27,方法,导入植物细胞,导入动物细胞,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,感受态细胞吸收DNA分子,(三)将目的基因导入受体细胞,方法导入植物细胞导入动物细胞导入微生物细胞农杆菌转化法基因枪,28,1、,将目的基因导入植物细胞,（1）农杆菌转化法,特点:,能感染,双子叶植物,和,祼子植物,对单子叶植物无感染能力,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,插入,植物细胞染色DNA,表达,新性状,转入,农杆菌,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,29,（2）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，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 基因枪法又称微弹轰击法，是利用,30,（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。,（3）花粉通道法 植物花粉在柱头上萌发后，花粉,31,2、,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,受精卵发育,新性状动物,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,32,3、,将目的基因导入微生物细胞,常用法,：Ca,2+,处理,常用菌,：大肠杆菌,微生物作受体细胞原因：,繁殖快,、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,3、将目的基因导入微生物细胞常用法：Ca2+处理常用菌：大肠,33,(四)目的基因的检测与鉴定,检查是否成功,检测,鉴定,检测转基因生物染色体的DNA,上是否插入了目的基因,检测目的基因是否转录出了mRNA,检测目的基因是否翻译成蛋白质,抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等,方法,方法,方法,DNA分子杂交,DNA,分子杂交,抗原-抗体杂交,(四)目的基因的检测与鉴定检查是否成功检测鉴定检测,34,最新基因工程的基本操作程序新课课件,35,如果显示出杂交带，就表明待测样品含有目的基因或目的基因已经转录。,如果显示出杂交带，就表明待测样品含有目的基因或目的基因已经转,36,最新基因工程的基本操作程序新课课件,37,最新基因工程的基本操作程序新课课件,38,1.下表关于基因工程中有关基因操作,的名词及对应的内容，正确的组合是,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.下表关于基因工程中有关基因操作2、下列属于获取目的基因的,39,3.细菌的质粒分子带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因在基因工程中的主要作用是,A,提高受体细胞在自然环境中的耐药性,B有利于对目的基因是否导入进行检测,C增加质粒分子的分子量,D便于与外源基因连接,4.,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重组质粒的形成是在细胞内完成的,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,3.细菌的质粒分子带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因在基因工,40,5.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,6.下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法(),A基因枪法 B显微注射法,C.农杆菌转化法 D花粉管通道法,5.哪项不是基因表达载体的组成部分(),41,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。必须构建上述元件的主要理由是：,（1）生物之间进行基因交流，只有使用,受体生物自身基因,的启动子才能比较有利于基因的表达；,（2）通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体生物中无法转录；,（3）目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记；,（4）为了增强目的基因的表达水平，往往还要增加一些其他调控元件，如增强子等；,（5）有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的什么部位，往往要加上可以标识存在部位的基因（或做成目的基因与标识基因的融合基因），如绿色荧光蛋白基因等。,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,42,知识延伸,DNA分子杂交技术,该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单股的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。,知识延伸DNA分子杂交技术 该方法是根据,43,最新基因工程的基本操作程序新课课件,44,思考与探究：,2.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理,你能分析出不能导入单子叶植物的原因吗?若将一个抗病基因导入小麦中,理论上讲你应该怎样做?,要选择合适的农杆菌菌株，因为不是所有的农杆菌菌株都可以侵染单子叶植物；要加趋化和诱导的物质，一般为乙酰丁香酮等，目的是使农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢（趋化性）和激活农杆菌的Vir区（诱导）的基因，使T-DNA转移并插入到染色体DNA上。,3.利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系前面有关细胞器功能的知识，结合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？,有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链，这些糖链是在内质网和高尔基复合体上加工完成的，内质网和高尔基复合体存在于真核细胞中，大肠杆菌不存在这两种细胞器，因此，在大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的。,思考与探究：2.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理,45,4.-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的-珠蛋白，想一想，应如何进行设计？,（,1,）从小鼠中克隆出,-珠蛋白基因的编码序列（cDNA)。,（2）将cDNA前接上在大肠杆菌中可以适用的启