高中生物 1_2 基因工程的基本操作程序 新人教版選修31

1、1.2基因工程的基本操作程序,基本步驟,一、目的基因的獲取 二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建 三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 四、目的基因的檢測(cè)與鑒定,一、目的基因的獲取,一)、目的基因 目的基因主要指能編碼蛋白質(zhì)的基因，例如，與生物抗逆性相關(guān)的基因、與優(yōu)良品質(zhì)相關(guān)的基因、與生物藥物和保健品相關(guān)的基因等，也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。 基因結(jié)構(gòu)：原核生物基因與真核生物基因在結(jié)構(gòu)上都有編碼區(qū)和非編碼區(qū)。 編碼區(qū)：是編碼具有一定氨基酸序列的蛋白質(zhì)的序列。 非編碼區(qū)：分布于編碼區(qū)兩側(cè)，對(duì)于編碼區(qū)編碼蛋白質(zhì)具有 調(diào)控作用,原核生物基因-編碼區(qū)連續(xù) 真核生物基因-編碼區(qū)不連續(xù),外顯子與內(nèi)含子的認(rèn)識(shí),二)、獲取目的基

2、因的方法 1.從基因文庫(kù)中獲取目的基因 (1)基因文庫(kù)：將某種生物全部DNA提取出來(lái)，選用適當(dāng)?shù)南拗泼?，將DNA切成一定范圍大小的DNA片段，分別與載體連接，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱(chēng)為基因文庫(kù)。 (2)種類(lèi)：基因組文庫(kù)：這個(gè)受體菌的群體包含了這種生物的所有基因，稱(chēng) 為基因組文庫(kù)。 部分基因文庫(kù)：部分受體菌所含有的基因只是該種生物的部分基 因，稱(chēng)為基因組文庫(kù)。如cDNA文庫(kù),兩種文庫(kù)的比較,3)從基因文庫(kù)中獲取目的基因的主要依據(jù) 可根據(jù)基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA、基因的翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性來(lái)獲取目的基因,2.

3、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 (1)PCR：PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫(xiě)，它是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。通過(guò)這一技術(shù)，可以獲得大量的目的基因。 (2)原理：利用DNA雙鏈復(fù)制的原理。 (3)前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列(以便根據(jù)這一段序列合成引物)。 (4)需要條件：模板DNA、引物、四種脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)、PCR擴(kuò)增儀。 (5)特點(diǎn)：呈指數(shù)式擴(kuò)增,6)過(guò)程,7)細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的比較,3.人工合成 如果基因較小，核苷酸序列又已知，也可以通過(guò)DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成,二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建,基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的

4、第二步，也是基因工程的核心。 1.目的：是目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。 2.組成： 目的基因+啟動(dòng)子+終止子 +標(biāo)記基因,2.組成 (1)啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。 (2)終止子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端，能使轉(zhuǎn)錄在所需位置停下來(lái)。 (3)標(biāo)記基因的作用：為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因,3.基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程 以質(zhì)粒作為運(yùn)載體,結(jié)果：目的基因兩

5、端結(jié)合呈環(huán)狀DNA 載體的兩端重新結(jié)合成環(huán)狀DNA 目的基因與載體的黏性末端結(jié)合形成基因表達(dá)載體 4.基因表達(dá)載體的功能 (1)使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代。 (2)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用,三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,1.轉(zhuǎn)化 目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定的表達(dá)的過(guò)程，成為轉(zhuǎn)化。 2.將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞 (1)方法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；基因槍法；花粉管通道法。 (2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn)： (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法過(guò)程： 目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上維持穩(wěn)定和表達(dá),3.將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞 (1)

6、常用方法：顯微注射技術(shù)。 (2)操作程序：將含有目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射移植到雌性動(dòng)物的輸卵管或子宮內(nèi)發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物 4.將目的基因?qū)胛⑸?(1)原核生物的特點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少等。 (2)轉(zhuǎn)化過(guò)程：Ca2+處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 (3)實(shí)例：早期的基因工程操作都用原核生物作為受體細(xì)胞，其中以大腸桿菌最為常見(jiàn),5.目的基因?qū)氩煌荏w細(xì)胞的比較,四、目的基因的檢測(cè)與鑒定,目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)檢測(cè)和鑒定才能知道。這是基因工程的第四步工作。 1.操作目的 檢測(cè)和鑒定目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)起遺傳特性,2.檢測(cè)和鑒定水平,DNA探針及其應(yīng)用,1.DNA探針的應(yīng)用所依據(jù)的原理是DNA雜交。 DNA雜交是指DNA片段在適合的條件下能和與之互補(bǔ)的另一個(gè)片段結(jié)合。如果對(duì)最初的DNA片段進(jìn)行標(biāo)記，即成為探針。 2.DNA探針的