蘇教版高中生物選修3課件基因工程的一般過程與技術(shù)課件

《基因工程的一般過程與技術(shù)》《基因工程的一般過程與技術(shù)》（一）目的基因的提取目的基因：主要是指___________________。獲取方法：1、____________中獲取目的基因2、_______反應(yīng)擴(kuò)增DNA3、_________：如果基因比較小，核苷酸序列又已知，也可以通過__________用化學(xué)方法直接人工合成?；静僮鞑襟E從基因文庫編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因

PCR人工合成法DNA合成儀（一）目的基因的提取目的基因：主要是指___________從基因文庫中獲取目的基因什么是基因文庫？什么是基因組文庫？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的基因？目的基因的有關(guān)信息與什么相聯(lián)系？從基因文庫中獲取目的基因什么是基因文庫？1.從基因文庫中獲取目的基因基因文庫：

將含有某種生物不同基因的許多DNA片斷，導(dǎo)入到受體菌的群體中，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫?；蛭膸?/p>

基因組文庫部分基因文庫（如cDNA文庫）一種生物所有的基因一種生物的一部分基因1.從基因文庫中獲取目的基因基因文庫：基因文庫基因組文庫部分目的基因的mRNA單鏈DNA(cDNA）雙鏈DNA(即目的基因)反轉(zhuǎn)錄合成1）反轉(zhuǎn)錄法：

以目的基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的基因。蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列目的基因推測推測化學(xué)合成2）根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法：cDNA：目的基因的mRNA單鏈DNA(cDNA）雙鏈DNA反轉(zhuǎn)錄合非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)外顯子內(nèi)含子終止子基因的結(jié)構(gòu)啟動子原核真核非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)外顯子內(nèi)含子終止子一個典型的原核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖

編碼區(qū):組成基因的核苷酸序列可以分為不同的區(qū)段,有的區(qū)段能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的信使RNA，進(jìn)而指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，這樣的區(qū)段叫做編碼區(qū)。

非編碼區(qū)：有的區(qū)段不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，也就是說不能編碼蛋白質(zhì)，這樣的區(qū)段叫做非編碼區(qū)。一個典型的原核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖編碼區(qū):組成基因的核苷酸序一個典型的真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖

真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的。

能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子，一般不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子。一個典型的真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖真核細(xì)2.PCR技術(shù)—多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（體外）

原理：前提：條件：PCR擴(kuò)增儀DNA雙鏈復(fù)制的基本原理一段已知目的基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸（dNTP）一對引物熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶）DNA的兩條鏈為模板溫度控制方式：以_____形式擴(kuò)增，即____（n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)）指數(shù)2n2.PCR技術(shù)—多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（體外）

原理：PCR擴(kuò)增儀D

過程變性、退火、延伸三步曲變性：加熱至90～95℃雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA退火：冷卻至55～60℃部分引物與模板的單鏈DNA的特定互補(bǔ)部位相配對和結(jié)合延伸：加熱至70～75℃以目的基因?yàn)槟０?，合成互補(bǔ)的新DNA鏈變性退火延伸過程變性、退火、延伸三步曲變性：加熱至90～95℃雙鏈D（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心質(zhì)粒DNA分子一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶重組DNA分子（重組質(zhì)粒）同一種限制酶

目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合過程，實(shí)際上是不同來源的基因重組的過程。（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心質(zhì)粒DNA分子一個切口兩個切（1）用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出____________。（2）用_______________切斷目的基因，使其產(chǎn)生

____________。（3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶相同的黏性末端切口DNA連接酶重組質(zhì)粒形成過程:（1）用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，

科學(xué)家在培育抗蟲棉時，經(jīng)過了許多復(fù)雜的過程和不懈的努力，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(zhì)粒中，然后導(dǎo)入棉花的受精卵中，結(jié)果抗蟲基因在棉花體內(nèi)沒有表達(dá)。然后在插入抗蟲基因的質(zhì)粒中插入啟動子(抗蟲基因首端)，導(dǎo)入棉花受精卵，長成的棉花植株還是沒有抗蟲能力?？茖W(xué)家又在有啟動子、抗蟲基因的質(zhì)粒中插入終止子(抗蟲基因末端)，導(dǎo)入棉花受精卵，結(jié)果成長的植株，有了抗蟲能力。

資料:基因表達(dá)載體構(gòu)建科學(xué)家在培育抗蟲棉時，經(jīng)過了許多復(fù)雜的過程和不懈的努基因表達(dá)載體的組成：目的：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，同時使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。a、目的基因b、啟動子c、終止子d、標(biāo)記基因啟動轉(zhuǎn)錄,是RNA聚合酶的識別和結(jié)合部位位于基因的末端,終止轉(zhuǎn)錄檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，篩選出含目的基因的受體細(xì)胞基因表達(dá)載體的組成：目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用的受體細(xì)胞：動植物細(xì)胞、大腸桿菌、土壤農(nóng)桿菌、枯草桿菌等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理：借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。轉(zhuǎn)化——目的基因進(jìn)入_________內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用的受體細(xì)胞：動植物細(xì)胞、大腸導(dǎo)入植物細(xì)胞：（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞導(dǎo)入動物細(xì)胞：導(dǎo)入微生物細(xì)胞：受體細(xì)胞導(dǎo)入方法體細(xì)胞受精卵受精卵

顯微注射法Ca2＋處理法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法導(dǎo)入植物細(xì)胞：（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞導(dǎo)入動物細(xì)胞：1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn):能感染雙子葉植物和祼子植物,對單子葉植物無感染能力Ti質(zhì)粒的T—DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到其染色體上轉(zhuǎn)化過程:Ti質(zhì)粒目的基因構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞插入植物細(xì)胞染色DNA表達(dá)新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn):能感染雙子（2）基因槍法

基因槍法又稱微彈轟擊法，是利用壓縮氣體產(chǎn)生的動力，將包裹在金屬顆粒表面的表達(dá)載體DNA打入受體細(xì)胞中，使目的基因與其整合并表達(dá)的方法。（2）基因槍法基因槍法又稱微彈轟擊法，是利用（3）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?；ǚ酃芡ǖ婪ň褪窃谥参锸芊酆?，花粉形成的花粉管還未愈合前，剪去柱頭，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞。（3）花粉通道法植物花粉在柱頭上萌發(fā)后，花粉2、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞方法:顯微注射技術(shù)操作程序:提純含目的基因表達(dá)載體取受精卵顯微注射移植到子宮受精卵發(fā)育新性狀動物2、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞方法:顯微注射技術(shù)操作程序:提純含3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞常用法：Ca2+處理常用菌：大腸桿菌微生物作受體細(xì)胞原因：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對少過程：Ca2+處理大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA增大細(xì)胞壁的通透性3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞常用法：Ca2+處理常用菌：大腸目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上（四）目的基因的檢測與鑒定目的基因是否表達(dá)：目的基因是否轉(zhuǎn)錄：方法:DNA分子雜交方法:分子雜交方法:抗原抗體雜交鑒定——抗蟲性鑒定、抗病性鑒定、生物活性鑒定等（生理、性狀水平的檢測）檢測目的基因是否插入轉(zhuǎn)基（四）目的基因的檢測與鑒定目的基因是否表《基因工程的一般過程與技術(shù)》《基因工程的一般過程與技術(shù)》（一）目的基因的提取目的基因：主要是指___________________。獲取方法：1、____________中獲取目的基因2、_______反應(yīng)擴(kuò)增DNA3、_________：如果基因比較小，核苷酸序列又已知，也可以通過__________用化學(xué)方法直接人工合成?；静僮鞑襟E從基因文庫編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因

PCR人工合成法DNA合成儀（一）目的基因的提取目的基因：主要是指___________從基因文庫中獲取目的基因什么是基因文庫？什么是基因組文庫？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的基因？目的基因的有關(guān)信息與什么相聯(lián)系？從基因文庫中獲取目的基因什么是基因文庫？1.從基因文庫中獲取目的基因基因文庫：

將含有某種生物不同基因的許多DNA片斷，導(dǎo)入到受體菌的群體中，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫。基因文庫

基因組文庫部分基因文庫（如cDNA文庫）一種生物所有的基因一種生物的一部分基因1.從基因文庫中獲取目的基因基因文庫：基因文庫基因組文庫部分目的基因的mRNA單鏈DNA(cDNA）雙鏈DNA(即目的基因)反轉(zhuǎn)錄合成1）反轉(zhuǎn)錄法：

以目的基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的基因。蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列目的基因推測推測化學(xué)合成2）根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法：cDNA：目的基因的mRNA單鏈DNA(cDNA）雙鏈DNA反轉(zhuǎn)錄合非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)外顯子內(nèi)含子終止子基因的結(jié)構(gòu)啟動子原核真核非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)外顯子內(nèi)含子終止子一個典型的原核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖

編碼區(qū):組成基因的核苷酸序列可以分為不同的區(qū)段,有的區(qū)段能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的信使RNA，進(jìn)而指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，這樣的區(qū)段叫做編碼區(qū)。

非編碼區(qū)：有的區(qū)段不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，也就是說不能編碼蛋白質(zhì)，這樣的區(qū)段叫做非編碼區(qū)。一個典型的原核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖編碼區(qū):組成基因的核苷酸序一個典型的真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖

真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的。

能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子，一般不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子。一個典型的真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖真核細(xì)2.PCR技術(shù)—多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（體外）

原理：前提：條件：PCR擴(kuò)增儀DNA雙鏈復(fù)制的基本原理一段已知目的基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸（dNTP）一對引物熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶）DNA的兩條鏈為模板溫度控制方式：以_____形式擴(kuò)增，即____（n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)）指數(shù)2n2.PCR技術(shù)—多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（體外）

原理：PCR擴(kuò)增儀D

過程變性、退火、延伸三步曲變性：加熱至90～95℃雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA退火：冷卻至55～60℃部分引物與模板的單鏈DNA的特定互補(bǔ)部位相配對和結(jié)合延伸：加熱至70～75℃以目的基因?yàn)槟０?，合成互補(bǔ)的新DNA鏈變性退火延伸過程變性、退火、延伸三步曲變性：加熱至90～95℃雙鏈D（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心質(zhì)粒DNA分子一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶重組DNA分子（重組質(zhì)粒）同一種限制酶

目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合過程，實(shí)際上是不同來源的基因重組的過程。（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心質(zhì)粒DNA分子一個切口兩個切（1）用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出____________。（2）用_______________切斷目的基因，使其產(chǎn)生

____________。（3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶相同的黏性末端切口DNA連接酶重組質(zhì)粒形成過程:（1）用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，

科學(xué)家在培育抗蟲棉時，經(jīng)過了許多復(fù)雜的過程和不懈的努力，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(zhì)粒中，然后導(dǎo)入棉花的受精卵中，結(jié)果抗蟲基因在棉花體內(nèi)沒有表達(dá)。然后在插入抗蟲基因的質(zhì)粒中插入啟動子(抗蟲基因首端)，導(dǎo)入棉花受精卵，長成的棉花植株還是沒有抗蟲能力。科學(xué)家又在有啟動子、抗蟲基因的質(zhì)粒中插入終止子(抗蟲基因末端)，導(dǎo)入棉花受精卵，結(jié)果成長的植株，有了抗蟲能力。

資料:基因表達(dá)載體構(gòu)建科學(xué)家在培育抗蟲棉時，經(jīng)過了許多復(fù)雜的過程和不懈的努基因表達(dá)載體的組成：目的：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，同時使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。a、目的基因b、啟動子c、終止子d、標(biāo)記基因啟動轉(zhuǎn)錄,是RNA聚合酶的識別和結(jié)合部位位于基因的末端,終止轉(zhuǎn)錄檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，篩選出含目的基因的受體細(xì)胞基因表達(dá)載體的組成：目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用的受體細(xì)胞：動植物細(xì)胞、大腸桿菌、土壤農(nóng)桿菌、枯草桿菌等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理：借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。轉(zhuǎn)化——目的基因進(jìn)入_________內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用的受體細(xì)胞：動植物細(xì)胞、大腸導(dǎo)入植物細(xì)胞：（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞導(dǎo)入動物細(xì)胞：導(dǎo)入微生物細(xì)胞：受體細(xì)胞導(dǎo)入方法體細(xì)胞受精卵受精卵

顯微注射法Ca2＋處理法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法導(dǎo)入植物細(xì)胞：（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞導(dǎo)入動物細(xì)胞：1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn):能感染雙子葉植物和祼子植物,對單子葉植物無感染能力Ti質(zhì)粒的T—DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到其染色體上轉(zhuǎn)化過程:Ti質(zhì)粒目的基因構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞插入植物細(xì)胞染色DNA表達(dá)新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌