1.2基因工程的基本操作程序PPT學習教案

1、會計學11.2基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序第1頁/共44頁基本操作步驟基本操作步驟從從基因文庫基因文庫編碼蛋白質的結構基因編碼蛋白質的結構基因 第2頁/共44頁從基因文庫中獲取目的基因從基因文庫中獲取目的基因什么是基因文庫？什么是基因文庫？什么是基因組文庫？什么是基因組文庫？什么是部分基因文庫？什么是部分基因文庫？怎樣從基因文庫中得到我們所需的目怎樣從基因文庫中得到我們所需的目的基因？的基因？目的基因的有關信息與什么相聯(lián)系？目的基因的有關信息與什么相聯(lián)系？第3頁/共44頁基因文庫基因文庫 基因組文庫基因組文庫部分基因文庫部分基因文庫（如（如cDNAcDNA文庫）文庫）一種生物一

2、種生物所有所有的基因的基因一種生物的一種生物的一部分一部分基因基因第4頁/共44頁基基因因組組文文庫庫限制酶限制酶供體細胞的供體細胞的全部全部DNA大量大量DNA片段片段拼接到載體上拼接到載體上導入受體細胞擴增導入受體細胞擴增第5頁/共44頁cDNAcDNA：第6頁/共44頁非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)RNA聚合聚合酶結合位點酶結合位點外顯子外顯子內含子內含子終止子終止子基因的結構基因的結構啟動子啟動子原核原核真核真核第7頁/共44頁一個典型的一個典型的原核細胞原核細胞基因結構示意圖基因結構示意圖 編碼區(qū)編碼區(qū): :組成基因的組成基因的核苷酸序列可以分為不同的區(qū)段核苷酸序列可以

3、分為不同的區(qū)段, ,有有的區(qū)段能夠轉錄為相應的信使的區(qū)段能夠轉錄為相應的信使RNARNA，進而指導蛋白質的合，進而指導蛋白質的合成，這樣的區(qū)段叫做編碼區(qū)。成，這樣的區(qū)段叫做編碼區(qū)。 非編碼區(qū)：非編碼區(qū)：有的區(qū)段不能轉錄為信使有的區(qū)段不能轉錄為信使RNARNA，也就是說，也就是說不能不能編碼蛋白質編碼蛋白質，這樣的區(qū)段叫做非編碼區(qū)。，這樣的區(qū)段叫做非編碼區(qū)。第8頁/共44頁一個典型的一個典型的真核細胞真核細胞基因結構示意圖基因結構示意圖 真核細胞基因結構的主要特點是：真核細胞基因結構的主要特點是： 編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的。編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的。 能夠編碼蛋白質的序列叫做能夠編碼蛋白質的序列

4、叫做外顯子外顯子，一般不能夠編碼蛋白質的序列叫做一般不能夠編碼蛋白質的序列叫做內含子內含子。第9頁/共44頁第10頁/共44頁PCR擴增儀擴增儀DNA雙鏈復制的基本原理雙鏈復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（dNTPdNTP）一對引物一對引物熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定DNADNA聚合酶聚合酶( (TaqTaq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以以_形式擴增，即形式擴增，即_（n n為擴增循環(huán)的次為擴增循環(huán)的次數(shù)）數(shù)）指數(shù)指數(shù)2 2n n第11頁/共44頁n 過程過程變性、退火、延伸三步曲變性、退火、延伸三步曲 變性

5、：變性：加熱至加熱至90909595雙雙鏈鏈DNADNA解鏈成為單鏈解鏈成為單鏈DNADNA 退火：退火：冷卻至冷卻至55556060部部分引物與模板的單鏈分引物與模板的單鏈DNADNA的特定互補部位相配對和結的特定互補部位相配對和結合合 延伸：延伸：加熱至加熱至70707575以以目的基因為模板，合成互目的基因為模板，合成互補的新補的新DNADNA鏈鏈變性變性退火退火延伸延伸第12頁/共44頁v需要提供合成模板；需要提供合成模板；v合成的方向都是合成的方向都是5 533。 vDNADNA聚合酶不能起始新的聚合酶不能起始新的DNADNA鏈，必須要有引物提鏈，必須要有引物提供供3 3-OH-OH

6、；核核糖糖脫氧核糖脫氧核糖第13頁/共44頁5 5/ /3 3/ /G GG GT TC C3 3/ /5 5/ /G GA AC CC C5 5/ /3 3/ /引物引物G GG G1.目的基因目的基因DNA受熱變性，解鏈；受熱變性，解鏈；2.引物與單鏈互補結合；引物與單鏈互補結合；3.合成鏈在合成鏈在DNA聚合酶作用下進行延伸。聚合酶作用下進行延伸。5 5/ /3 3/ /A AG G引物引物第14頁/共44頁利用利用PCRPCR技術擴增目的基因技術擴增目的基因第15頁/共44頁胞內胞內DNADNA復制與復制與PCRPCR技術的比較：技術的比較：胞內胞內DNADNA復制復制PCRPCR解旋

7、解旋解旋酶，邊解旋邊復制解旋酶，邊解旋邊復制酶酶解旋酶解旋酶/DNA/DNA聚合酶聚合酶模板模板DNADNA母鏈母鏈引物引物RNARNA能量能量+ +原原料料dNTPdNTP溫度溫度最適溫度最適溫度高溫變性高溫變性Taq Taq DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA母鏈母鏈dNTPdNTP3 3個溫度個溫度DNADNA或或RNARNA第16頁/共44頁1.1.下表關于基因工程中有關基因操作下表關于基因工程中有關基因操作的名詞及對應的內容，正確的組合是的名詞及對應的內容，正確的組合是2 2、下列屬于獲取目的基因的方法的是、下列屬于獲取目的基因的方法的是( )( )利用利用mRNAmRNA反轉錄形

8、成反轉錄形成 從基因組文庫中提取從基因組文庫中提取從受體細胞中提取從受體細胞中提取 利用利用PCRPCR技術技術 利用利用DNADNA轉錄轉錄 人工合成人工合成A.A. B. B. C. C. D.D.第17頁/共44頁3、在遺傳工程中，若有一個控制有利性狀的在遺傳工程中，若有一個控制有利性狀的DNADNA分子片分子片段為段為ATGTGATGTGTACACTACAC，要使其數(shù)量增多，可用，要使其數(shù)量增多，可用PCRPCR技術進行技術進行人工復制，復制時應給予的條件是人工復制，復制時應給予的條件是 雙鏈雙鏈DNADNA分子為模板分子為模板 ATGTGATGTG或或TACACTACAC模板鏈模板鏈

9、 四種脫四種脫氧核苷酸氧核苷酸 四種核苷酸四種核苷酸 DNADNA聚合酶聚合酶 熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定DNADNA聚合酶聚合酶引物引物 溫度變化溫度變化 恒溫恒溫A BC D4、在基因工程中，把選出的目的基因（共、在基因工程中，把選出的目的基因（共1000個脫氧核個脫氧核苷酸對，其中腺嘌呤脫氧核苷酸是苷酸對，其中腺嘌呤脫氧核苷酸是460個）放入個）放入DNA擴增儀中擴增儀中擴增擴增4代，那么，在擴增儀中應放入胞嘧啶脫氧核苷酸的代，那么，在擴增儀中應放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是個數(shù)是A.540個個 B.8100個個 C.17280個個D.7560個個第18頁/共44頁m (2n-1)m 2n-1第19頁/

10、共44頁質粒質粒DNADNA分子分子一個一個切口切口兩個兩個黏性末端黏性末端兩個兩個切口切口獲得目的基因獲得目的基因DNA DNA 連接酶連接酶重組重組DNADNA分子（重組質粒）分子（重組質粒）同一種同一種 限制酶限制酶第20頁/共44頁（1 1）用一定的）用一定的_切割質粒，使其出現(xiàn)一個切割質粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出切口，露出_。（2 2）用）用_切切斷目的基因，使其產生斷目的基因，使其產生 _。（3 3）將切下的目的基因片段插入質粒的）將切下的目的基因片段插入質粒的_處，處，再加入適量再加入適量_，形成了一個重組，形成了一個重組DNADNA分子分子（重組質粒）（重組質粒）限制酶限制酶黏

11、性末端黏性末端同一種限制酶同一種限制酶相同相同的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA連接酶連接酶重組質粒形成過程重組質粒形成過程: :第21頁/共44頁 科學家在培育抗蟲棉時，經過了許多復雜的過程和科學家在培育抗蟲棉時，經過了許多復雜的過程和不懈的努力，才獲得成功。不懈的努力，才獲得成功。 起初把蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因插入載體質粒中起初把蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因插入載體質粒中，然后導入棉花的受精卵中，結果抗蟲基因在棉花體內，然后導入棉花的受精卵中，結果抗蟲基因在棉花體內沒有表達。沒有表達。 然后在插入抗蟲基因的質粒中插入啟動子然后在插入抗蟲基因的質粒中插入啟動子( (抗蟲抗蟲基因首端基因首

12、端) )，導入棉花受精卵，長成的棉花植株還，導入棉花受精卵，長成的棉花植株還是沒有抗蟲能力。科學家又在有是沒有抗蟲能力?？茖W家又在有啟動子啟動子、抗蟲基因抗蟲基因的質粒中插入終止子的質粒中插入終止子( (抗蟲基因末端抗蟲基因末端) )，導入棉花受精卵，導入棉花受精卵，結果成長的植株，有了抗蟲能力。，結果成長的植株，有了抗蟲能力。 基因表達載體構建基因表達載體構建第22頁/共44頁目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。夠表達和發(fā)揮作用。a、目的基因、目的基因b、啟動

13、子、啟動子c、終止子、終止子d、標記基、標記基因因啟動轉錄啟動轉錄, ,是是RNARNA聚合酶的聚合酶的識識別別和和結合結合部位部位位于基因的末端位于基因的末端, ,終止轉錄終止轉錄檢測檢測目的基因是否導入受體細胞，目的基因是否導入受體細胞，篩選篩選出含目的基因的受體細胞出含目的基因的受體細胞第23頁/共44頁1、（多選）一個基因表達載體的構建應包括、（多選）一個基因表達載體的構建應包括A目的基因目的基因 B啟動子啟動子 C終止子終止子 D標記基因標記基因ABCD2、下列關于基因表達載體的敘述不正確的是、下列關于基因表達載體的敘述不正確的是A啟動子是與啟動子是與RNA聚合酶識別和結合的部位，是

14、起聚合酶識別和結合的部位，是起始密碼始密碼B啟動子和終止子都是特殊結構的啟動子和終止子都是特殊結構的DNA短片段，對短片段，對mRNA的轉錄起調控作用的轉錄起調控作用C標記基因是為了鑒別受體細胞中是否有目的基標記基因是為了鑒別受體細胞中是否有目的基因從而便于篩選因從而便于篩選D基因表達載體的構建視受體細胞及導入方式不基因表達載體的構建視受體細胞及導入方式不同而有所差別同而有所差別A3、目前轉基因工程可以、目前轉基因工程可以A. 打破地理隔離但不能突破生殖隔離打破地理隔離但不能突破生殖隔離B. 打破生殖隔離但不能突破地理隔離打破生殖隔離但不能突破地理隔離C. 完全突破地理隔離和生殖隔離完全突破地

15、理隔離和生殖隔離D. 部分突破地理隔離和生殖隔離部分突破地理隔離和生殖隔離 C第24頁/共44頁( (三三) )將目的基因導入受體細胞將目的基因導入受體細胞轉化轉化目的基因進入目的基因進入_內，并且在內，并且在 受受體細胞內維持體細胞內維持_和和_的過程的過程受體細胞受體細胞穩(wěn)定穩(wěn)定表達表達第25頁/共44頁導入動物導入動物 細胞：細胞：導入微生物細胞：導入微生物細胞：受體細胞受體細胞 導入方法導入方法體細胞體細胞 受精卵受精卵受精卵受精卵 顯微注射法顯微注射法Ca2處理法處理法農桿菌轉化法農桿菌轉化法 基因槍法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法第26頁/共44頁1、將目的基因導入植物細胞、將目

16、的基因導入植物細胞（1）農桿菌轉）農桿菌轉化法化法特點特點:能感染能感染雙子葉植物雙子葉植物和和祼子植物祼子植物,對單對單子葉植物無感染能力子葉植物無感染能力Ti質粒質粒的的TDNA可轉移至受體細胞可轉移至受體細胞并并整合整合到其染色體上到其染色體上轉化過程轉化過程:Ti質粒質粒目的基因目的基因構建構建表表達達載載體體導入導入植植物物細細胞胞插入插入植物細胞植物細胞染色染色DNA表達表達新新性性狀狀轉入轉入農農桿桿菌菌第27頁/共44頁（2）基因槍法）基因槍法 基因槍法又稱基因槍法又稱微彈轟擊法微彈轟擊法，是利用壓縮氣體產生的動力，將，是利用壓縮氣體產生的動力，將包裹在金屬顆粒表面的表達載體包

17、裹在金屬顆粒表面的表達載體DNA打入受體細胞中，使目的基因與打入受體細胞中，使目的基因與其整合并表達的方法。其整合并表達的方法。第28頁/共44頁（3）花粉通道法）花粉通道法 植物花粉在柱頭上萌發(fā)后，花粉管要穿過花柱直通胚囊?；ㄖ参锘ǚ墼谥^上萌發(fā)后，花粉管要穿過花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管還未愈合前，粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管還未愈合前，剪去柱頭，然后，滴加剪去柱頭，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道進入受體細胞。通道進入受體細胞。第29頁/共44頁2、將目的基因導入動物細胞、將目的基

18、因導入動物細胞方法方法:顯微注射技術顯微注射技術操作程序操作程序:提純含目的基提純含目的基因表達載體因表達載體取受精卵取受精卵顯微注射顯微注射移植到子宮移植到子宮受精卵發(fā)育受精卵發(fā)育新性狀動物新性狀動物第30頁/共44頁3、將目的基因導入微生物細胞、將目的基因導入微生物細胞常用法常用法：Ca2+處理處理常用菌常用菌：大腸桿菌：大腸桿菌微生物作受體細胞原因：微生物作受體細胞原因：繁殖快繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對少、多為單細胞、遺傳物質相對少過程：過程：Ca2+處理處理大腸桿菌大腸桿菌感受態(tài)感受態(tài)細胞細胞表達載體表達載體與感受態(tài)與感受態(tài)細胞混合細胞混合感受態(tài)細感受態(tài)細胞吸收胞吸收DNA增大細

19、胞壁的通透性增大細胞壁的通透性第31頁/共44頁1、基因工程中科學家常用細菌、酵母菌等微生物作為受、基因工程中科學家常用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞，原因是體細胞，原因是 A結構簡單、操作方便結構簡單、操作方便 B繁殖速度快繁殖速度快 C遺傳物質含量少、簡單遺傳物質含量少、簡單 D性狀穩(wěn)定、變異性狀穩(wěn)定、變異少少2、基因工程常用的受體細胞有、基因工程常用的受體細胞有 大腸桿菌大腸桿菌 枯草桿菌枯草桿菌 支原體支原體 動植物細胞動植物細胞A B C DBD3、基因工程是在、基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的，在基分子水平上進行設計施工的，在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步

20、驟是因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是A.人工合成基因人工合成基因 B.目的基因與運載體結合目的基因與運載體結合C.將目的基因導入受體細胞將目的基因導入受體細胞 D.目的基因的檢測和表達目的基因的檢測和表達C第32頁/共44頁4. 采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的做法正確的是的做法正確的是將毒素蛋白質注射到棉受精卵中將毒素蛋白質注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中序列注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNA序列與序列與細菌質粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵中細菌質

21、粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵中 將編將編碼毒素蛋白的碼毒素蛋白的DNA序列與質粒重組，導入細菌感染棉的序列與質粒重組，導入細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng)體細胞，再進行組織培養(yǎng)A B C DC5. 下列屬于基因工程中導入目的基因方法的是下列屬于基因工程中導入目的基因方法的是農桿菌轉化法農桿菌轉化法 基因槍法基因槍法 花粉管道法花粉管道法 顯微注顯微注射法射法 胚胎移植胚胎移植 DNA分子雜交法分子雜交法A BC DC第33頁/共44頁目的基因是否表達：目的基因是否表達：目的基因是否轉錄目的基因是否轉錄：方法方法: : DNADNA分子雜交分子雜交方法方法: : 分分 子子 雜雜 交交方

22、法方法: : 抗原抗體雜交抗原抗體雜交鑒定鑒定抗蟲性鑒定、抗病性鑒定、生物活性抗蟲性鑒定、抗病性鑒定、生物活性鑒定等（鑒定等（生理、性狀水平的檢測生理、性狀水平的檢測）檢測檢測第34頁/共44頁知識延伸知識延伸DNADNA分子雜交技術分子雜交技術 該方法是根據(jù)堿基互補配對原則，把互補的雙鏈該方法是根據(jù)堿基互補配對原則，把互補的雙鏈DNA解開，把單股的解開，把單股的DNA小片段用同位素、熒光分子或化學發(fā)光小片段用同位素、熒光分子或化學發(fā)光催化劑等進行標記，之后同被檢測的催化劑等進行標記，之后同被檢測的DNA中的同源互補序列中的同源互補序列雜交，從而檢出所要查明的雜交，從而檢出所要查明的DNA或基

23、因?；蚧?。第35頁/共44頁第36頁/共44頁基本原理基本原理操作環(huán)境操作環(huán)境操作對象操作對象操作水平操作水平基本過程基本過程結果結果優(yōu)點優(yōu)點不足不足實例實例基因拼接成功基因拼接成功的原因的原因成功表達原因成功表達原因基因重組基因重組體外體外基因基因DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接導入導入表達表達新的生物類型和生物產品新的生物類型和生物產品密碼子的通用性：密碼子的通用性：生物界共用一套相同的密碼子生物界共用一套相同的密碼子基本單位相同基本單位相同 結構相同結構相同堿基配對方式相同堿基配對方式相同安全性問題：生物安全、食品安全、環(huán)境安安全性問題：生物安全、食品安全、環(huán)境安全全轉基因抗蟲棉

24、轉基因抗蟲棉打破生殖隔離定向改造生物時間短打破生殖隔離定向改造生物時間短第37頁/共44頁1、基因工程中科學家常用細菌、酵母菌等微生物作為受體、基因工程中科學家常用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞，原因是細胞，原因是 A結構簡單、操作方便結構簡單、操作方便 B繁殖速度快繁殖速度快 C遺傳物質含量少、簡單遺傳物質含量少、簡單 D性狀穩(wěn)定、變異少性狀穩(wěn)定、變異少2、基因工程常用的受體細胞有、基因工程常用的受體細胞有 大腸桿菌大腸桿菌 枯草桿菌枯草桿菌 支原體支原體 動植物細胞動植物細胞A B C DBD2、基因工程是在、基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的，在基因分子水平上進行設計施工的，在

25、基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是A.人工合成基因人工合成基因 B.目的基因與運載體結合目的基因與運載體結合C.將目的基因導入受體細胞將目的基因導入受體細胞 D.目的基因的檢測和表達目的基因的檢測和表達C第38頁/共44頁3. 采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的做法正確的是的做法正確的是將毒素蛋白質注射到棉受精卵中將毒素蛋白質注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNA序序列注射到棉受精卵中列注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNA序列與細序列與細菌質粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵中菌質粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵中 將編碼將編碼毒素蛋白的毒素蛋白的DNA序列與質粒重組，導入細菌感染棉的體細序列與質粒重組，導入細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng)胞，再進行組織培養(yǎng)A B C DC4. 下列屬于基因工程中導入目的基因方法的是下列屬于基因工程中導入目的基因方法的是農桿菌轉化法農桿菌轉化法 基因槍法基因槍法 花粉管道法花粉管道法 顯微注顯微注射法射法 胚胎移植胚