基因工程的基本操作程序(第課時)

1、1.2基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序第第1課時課時學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解基因工程操作的步驟、了解基因工程操作的步驟2、了解每步的方法特點、了解每步的方法特點基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序自學(xué)指導(dǎo)：閱讀課本自學(xué)指導(dǎo)：閱讀課本8-15頁，思考：頁，思考：簡要描述基因工程操作包括哪幾步？簡要描述基因工程操作包括哪幾步？一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取目的基因主要是目的基因主要是_,_,從供從供體細(xì)胞中獲取。體細(xì)胞中獲取。編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 獲取目的基因的常用方法有哪些獲取目的基因的常用方法有哪些? ?( (一一) )從基因文庫中獲取從基因文

2、庫中獲?。ǘ├茫ǘ├肞CRPCR技術(shù)擴增技術(shù)擴增（三）人工合成（三）人工合成基因組基因組DNADNA限制酶限制酶基因重組基因重組轉(zhuǎn)化細(xì)菌轉(zhuǎn)化細(xì)菌體外包裝體外包裝1)1)基因組文庫基因組文庫是指將某種生物體的是指將某種生物體的全部基因組全部基因組DNADNA用限制性內(nèi)切酶或機械力量用限制性內(nèi)切酶或機械力量切割成一定長度范圍的切割成一定長度范圍的DNADNA片段，片段，再與合適的載體在體外重組后，再與合適的載體在體外重組后，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，這個導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，這個群體就稱為該生物基因組文庫。群體就稱為該生物基因組文庫。其目的是分離有用的目的基因和其目的是分離有用的目的基因和

3、保存某種生物的全部基因。保存某種生物的全部基因。（一）從基因文庫中直接獲?。ㄒ唬幕蛭膸熘兄苯荧@取1.1.基因文庫基因文庫基因組文庫基因組文庫部分基因文庫（部分基因文庫（cDNAcDNA文庫）文庫）是由生物的某一特定發(fā)育時是由生物的某一特定發(fā)育時期細(xì)胞內(nèi)的期細(xì)胞內(nèi)的mRNAmRNA經(jīng)體外反轉(zhuǎn)經(jīng)體外反轉(zhuǎn)錄后形成多種互補錄后形成多種互補DNADNA片段，片段，與載體連接后儲存在一個受與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就體菌群中，這個受體菌群就叫做這種生物的叫做這種生物的cDNAcDNA文庫文庫 2)2)部分基因文庫（部分基因文庫（cDNAcDNA文庫）：文庫）：基因重組基因重組反轉(zhuǎn)錄

4、酶反轉(zhuǎn)錄酶mRNAmRNAcDNAcDNA2.2.原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 與與RNARNA聚合酶結(jié)合位點聚合酶結(jié)合位點啟動子啟動子終止子終止子啟動子：啟動子：位于基因的首端的一段特殊的位于基因的首端的一段特殊的DNADNA片斷，片斷，它是它是RNARNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出動基因轉(zhuǎn)錄出mRNAmRNA，最終獲得蛋白質(zhì)，最終獲得蛋白質(zhì)終止子：終止子：位于基因的尾端的一段特殊的位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片斷，片斷，能終止能終

5、止mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 與與RNARNA聚合酶結(jié)合位點聚合酶結(jié)合位點啟動子啟動子終止子終止子RNARNA聚合酶聚合酶: :能夠識別啟動子上結(jié)合位點的一種蛋白質(zhì)，能夠識別啟動子上結(jié)合位點的一種蛋白質(zhì)，將核糖核苷酸聚合成將核糖核苷酸聚合成mRNA.mRNA.2.2.原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) RNA RNA聚合酶能夠識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點，并與其聚合酶能夠識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點，并與其結(jié)合。結(jié)合。 轉(zhuǎn)錄開始后，轉(zhuǎn)錄開始后，RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA分子移動，并以分子移動，并以D

6、NADNA分分子的一條鏈為模板合成子的一條鏈為模板合成RNARNA。 轉(zhuǎn)錄完畢后，轉(zhuǎn)錄完畢后，RNARNA鏈釋放出來，緊接著鏈釋放出來，緊接著RNARNA聚合酶也聚合酶也從從DNADNA模板鏈上脫落下來。模板鏈上脫落下來。不能轉(zhuǎn)錄為信使不能轉(zhuǎn)錄為信使RNARNA，不能，不能 編碼蛋白質(zhì)。編碼蛋白質(zhì)。：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNARNA，能，能 編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì) 編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)原核原核細(xì)胞細(xì)胞的的 基因基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)有調(diào)控遺傳信息表達的核有調(diào)控遺傳信息表達的核 苷酸序列苷酸序列. .包括啟動子和終止子包括啟動子和終止子非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)

7、上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 啟動子啟動子終止子終止子真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與與RNARNA聚合酶聚合酶結(jié)合位點結(jié)合位點內(nèi)含子內(nèi)含子 外顯子外顯子 能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子 不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子啟動子啟動子終止子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 內(nèi)含子：內(nèi)含子： 外顯子：外顯子： 真核真核細(xì)胞細(xì)胞的的 基因基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不

8、能編碼蛋白質(zhì)的序列：有調(diào)控作用的核苷酸序列，：有調(diào)控作用的核苷酸序列， 包括位于編碼區(qū)上游的包括位于編碼區(qū)上游的RNARNA 聚合酶結(jié)合位點（啟動子）。聚合酶結(jié)合位點（啟動子）。原核細(xì)胞原核細(xì)胞真核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點不同點編碼區(qū)是編碼區(qū)是_的的編碼區(qū)是間隔的、編碼區(qū)是間隔的、_的的相同點相同點都由能夠編碼蛋白質(zhì)的都由能夠編碼蛋白質(zhì)的_和具和具有調(diào)控作用的有調(diào)控作用的_區(qū)組成的區(qū)組成的3 3、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較思思考考編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長嗎？細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長嗎？連續(xù)

9、連續(xù)不連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼非編碼基因組文庫和部分基因組文庫基因組文庫和部分基因組文庫(cDNA文庫文庫)比較比較（二）利用（二）利用PCRPCR技術(shù)擴增目的基因技術(shù)擴增目的基因PCRPCR擴增儀擴增儀DNADNA雙鏈復(fù)制的基本原理雙鏈復(fù)制的基本原理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四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸一對引物一對引物熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定DNADNA聚合酶聚合酶(Taq(Taq酶）酶）DNADNA的兩條鏈為模板的兩條鏈為模板溫度控制溫度控制原理：原理：前提：前提：條件：條件：PCRPCR技術(shù)（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）過程：過程：a a、DNADNA變性

10、（變性（90-9590-95）：雙鏈）：雙鏈DNADNA模板模板 在熱作用下，在熱作用下，_斷裂，形成斷裂，形成_b b、退火（、退火（55-6055-60）：系統(tǒng)溫度降低，引物與）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNADNA模板結(jié)合，形成局部模板結(jié)合，形成局部_。 c c、延伸（、延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，酶的作用下，合成與模板互補的合成與模板互補的_。 氫鍵氫鍵單鏈單鏈DNADNA雙鏈雙鏈DNADNA鏈鏈結(jié)果結(jié)果：以：以_方式擴增，即方式擴增，即_（n n為擴增為擴增循循 環(huán)的次數(shù)）環(huán)的次數(shù)）指數(shù)指數(shù)2 2n n（三）人工合成法：（三）人工合成法： 如果基因較小，

11、核苷酸序列已如果基因較小，核苷酸序列已知，可以利用知，可以利用DNA合成儀用化學(xué)方合成儀用化學(xué)方法直接人工合成法直接人工合成課堂總結(jié)課堂總結(jié)基因工程操作的基本程序基因工程操作的基本程序第一步：目的基因的獲取第一步：目的基因的獲取獲取目的基因的方法：獲取目的基因的方法：1 1、從基因文庫中獲取、從基因文庫中獲取2 2、利用、利用PCRPCR技術(shù)擴增技術(shù)擴增3 3、利用化學(xué)方法人工合成、利用化學(xué)方法人工合成要使目的基因與對應(yīng)的運載體重組，所需的兩種酶是要使目的基因與對應(yīng)的運載體重組，所需的兩種酶是( )( ) 限制酶限制酶DNADNA連接酶連接酶解旋酶解旋酶還原酶還原酶 2.2.基因工程的正確操作步驟是（）基因工程的正確操作步驟是（） 使目的基因與運載體結(jié)合使目的基因與運載體結(jié)合 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求 提取目的基因提取目的基因 當(dāng)堂訓(xùn)練當(dāng)堂訓(xùn)練3.有關(guān)基因工程的敘述正確的是有關(guān)基因工程的敘述正確的是 （ ） A、限制酶只在獲得目的基因時才用、限制酶只在獲得目的基因時才用 B、重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成、重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成 C、質(zhì)粒都可作為運載體、質(zhì)粒都可作為運載體 D、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供