生物：12《基因工程的基本操作程序》ppt(新人教版選修3)

1.“分子手術(shù)刀”是_______________，主要來源于_________________。經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：________和_____

_。2.“分子縫合針”是__________，分為兩類：

和

。3.“分子運(yùn)輸車”是__________，種類：_______________、____________________、_________________。4.載體具備的條件①能夠在宿主細(xì)胞中______________并穩(wěn)定保存。②有一個(gè)或多個(gè)___________切割位點(diǎn)，供外源基因插入。③具有特殊的________________________，共重組DNA的鑒定和選擇。

④對受體細(xì)胞

。5.—GAATTC——CTTAAG—被切割后形成的片段是：

和

?；蚬こ痰幕静僮鞒绦虿颓靶〔嗽思?xì)胞的基因結(jié)構(gòu)(補(bǔ)充內(nèi)容）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)子終止子①不編碼蛋白質(zhì)。：編碼蛋白質(zhì),連續(xù)不間斷編碼區(qū)非編碼區(qū)原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)②調(diào)控遺傳信息表達(dá),上游有啟動(dòng)子，下游有終止子真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)（補(bǔ)充內(nèi)容）編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)含子外顯子啟動(dòng)子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)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：有調(diào)控作用,上游有啟動(dòng)子，下游有終止子非編碼序列：包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)非編碼餐前小菜味道如何？思考：啟動(dòng)子與起始密碼子，終止子與終止密碼子是否相同，如不同有何區(qū)別？啟動(dòng)子、終止子：在

上，分別表示

的開始與結(jié)束起始密碼子、終止密碼子：在

上，分別表示

的開始與結(jié)束轉(zhuǎn)錄翻譯DNARNA正餐開始。。?；蚬こ痰幕静僮鞒绦?、目的基因的獲取2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4、目的基因的檢測與鑒定一、目的基因的獲取1、目的基因主要是指______________________編碼蛋白質(zhì)的基因，也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。2、獲取目的基因的常用方法（1）從基因文庫中獲?。?）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增（3）人工合成(1)從基因文庫中獲取目的基因1、什么是基因文庫？2、什么是基因組文庫？3、什么是部分基因文庫？4、怎樣從基因文庫中得到我們所需的目的基因？5、目的基因的有關(guān)信息與什么相聯(lián)系？閱讀課本第9頁的相關(guān)內(nèi)容，回答以下問題自主學(xué)習(xí)(1)從基因文庫中獲取目的基因2、什么是基因組文庫？3、什么是部分基因文庫？4、怎樣從基因文庫中得到我們所需的目的基因？5、目的基因的有關(guān)信息與什么相聯(lián)系？閱讀課本9頁的相關(guān)內(nèi)容，回答一下問題自主學(xué)習(xí)

基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段,導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因,稱為基因文庫(genelibrary)(1)從基因文庫中獲取目的基因3、什么是部分基因文庫？4、怎樣從基因文庫中得到我們所需的目的基因？5、目的基因的有關(guān)信息與什么相聯(lián)系？閱讀課本9頁的相關(guān)內(nèi)容，回答一下問題自主學(xué)習(xí)

基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段,導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因,稱為基因文庫(genelibrary)基因組文庫：基因文庫中包含了一種生物所有的基因,這種基因文庫叫做基因組文庫(1)從基因文庫中獲取目的基因4、怎樣從基因文庫中得到我們所需的目的基因？5、目的基因的有關(guān)信息與什么相聯(lián)系？閱讀課本9頁的相關(guān)內(nèi)容，回答一下問題自主學(xué)習(xí)

基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段,導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因,稱為基因文庫(genelibrary)基因組文庫：基因文庫中包含了一種生物所有的基因,這種基因文庫叫做基因組文庫部分基因組文庫：基因文庫中包含了一種生物的一部分基因,這種基因文庫叫做部分基因文庫.（如cDNA文庫）基因組文庫與部分基因文庫的關(guān)系閱讀課本P10生物技術(shù)資料卡

提出你的疑問？提取某種生物的某器官或特定發(fā)育時(shí)期的mRNA單鏈DNA雙鏈cDNA片段重組載體與載體連接cDNA文庫反（逆）轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶導(dǎo)入受體菌中儲存cDNA文庫的構(gòu)建-----反（逆）轉(zhuǎn)錄法：

基因組文庫和cDNA文庫的比較小大無有無有某種生物的部分基因某種生物的全部基因可以部分基因可以①概念：PCR全稱為_______________，是一項(xiàng)在生物____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù)③前提：_______________________②原理：__________④方式：以_____方式擴(kuò)增，即____（n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)）聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體外特定DNA片段DNA雙鏈復(fù)制指數(shù)2n要有一段已知目的基因的核苷酸序列自主學(xué)習(xí)閱讀課本P10-P11頁的相關(guān)內(nèi)容，回答一下問題（2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因⑤過程：

過程高溫變性（解旋為單鏈）低溫退火（引物與單鏈互補(bǔ)結(jié)合）適溫延伸（在Taq酶的作用下合成與模板互補(bǔ)的DNA雙鏈）重復(fù)循環(huán)進(jìn)一步思考：在這個(gè)過程中都需要什么條件？模板DNA；四種脫氧核苷酸；熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）；能量；DNA引物；具體過程PCR技術(shù)擴(kuò)增與DNA復(fù)制的比較堿基互補(bǔ)配對四種脫氧核苷酸模板、能量、酶、原料、引物DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化體外復(fù)制主要細(xì)胞核內(nèi)熱穩(wěn)定的DNA聚合酶細(xì)胞內(nèi)的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整個(gè)DNA分子目的基因的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)錄成的信使RNA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：（3）、人工合成的目的基因牛刀小試《同步練習(xí)冊》P6基礎(chǔ)鞏固1、3從前你要擴(kuò)增DNA，

總有培養(yǎng)大批細(xì)胞的重任要你背。

這時(shí)有個(gè)家伙叫KaryMullis博士的，

他鉆出來說體外合成也一樣OK！

只要把你的模板混上緩沖液，再加些引物，

還有核苷和聚合酶。

變性，退火，和延伸。

加熱~冷卻~加熱~太神奇了！

當(dāng)你想要檢測突變，來啊做PCR吧！

當(dāng)你想要基因重組，來啊做PCR吧！

當(dāng)你想知道孩子他爹到底是誰，來啊做PCR吧！

當(dāng)你想要偵破大案，來啊做PCR吧！二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心問題1．為何要構(gòu)建基因表達(dá)載體？

問題2．作為基因工程表達(dá)載體，只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎？為什么？問題3．基因表達(dá)載體的構(gòu)建需要哪些工具酶，如何將目的基因與運(yùn)載體連接起來形成重組DNA分子（以質(zhì)粒為運(yùn)載體）？問題4．將目的基因與載體混合并用DNA連接酶處理后，會出現(xiàn)幾種結(jié)果，怎樣從中篩選處所需要重組質(zhì)粒？

小組討論：a、使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并遺傳給子代b、同時(shí)使目的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用問題2：作為基因工程表達(dá)載體，只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎？為什么？二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心問題1：為何要構(gòu)建基因表達(dá)載體？1.基因表達(dá)載體的作用：2.基因表達(dá)載體的組成：它們有什么作用？a、目的基因b、啟動(dòng)子c、終止子d、標(biāo)記基因位于基因的首端,是mRNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)位于基因的尾端,終止轉(zhuǎn)錄檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞問題3：基因表達(dá)載體的構(gòu)建需要哪些工具酶？如何將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合起來形成重組DNA分子（以質(zhì)粒為運(yùn)載體）？工具酶：限制酶、DNA連接酶質(zhì)粒目的基因限制酶處理一個(gè)切口兩個(gè)黏性末端兩個(gè)切口獲得目的基因DNA連接酶表達(dá)載體同種過程:問題4：將目的基因與載體混合并用DNA連接酶處理后，會出現(xiàn)幾種結(jié)果，怎樣從中篩選處所需要重組質(zhì)粒？

目的基因-目的基因連接物目的基因-載體連接物載體-載體連接物例1．圖為某種質(zhì)粒表達(dá)載體簡圖，小箭頭所指分別為限制性內(nèi)切酶EcoRI、BamHI的酶切位點(diǎn)，ampR為青霉素抗性基因，tetR為四環(huán)素抗性基因，P為啟動(dòng)子，T為終止子，ori為復(fù)制原點(diǎn)。已知目的基因的兩端分別有包括EcoRI、BamHI在內(nèi)的多種酶的酶切位點(diǎn)。據(jù)圖回答：（1）將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒表達(dá)載體分別用EcoRI酶切，酶切產(chǎn)物用DNA連接酶進(jìn)行連接后，其中由兩個(gè)DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有_______________、_______________、_______________三種。若要從這些連接產(chǎn)物中分離出重組質(zhì)粒，需要對這些連接產(chǎn)物進(jìn)行_______________。（2）用上述3種連接產(chǎn)物與無任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。之后將這些宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物是_______________；若接種到含青霉素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物是___________

____。（3）目的基因表達(dá)時(shí)，RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點(diǎn)是___________，其合成的產(chǎn)物是___________。（4）在上述實(shí)驗(yàn)中，為了防止目的基因和質(zhì)粒表達(dá)載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，酶切時(shí)應(yīng)選用的酶是_______________。

分離純化載體-載體連接物目的基因-載體連接物、載體-載體連接物啟動(dòng)子mRNAEcoRI和BamHI目的基因-目的基因連接物目的基因-載體連接物載體-載體連接物①載體與表達(dá)載體的區(qū)別：二者都有標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)兩部分DNA片段。表達(dá)載體在載體基礎(chǔ)上增加了目的基因、啟動(dòng)子、終止子三部分結(jié)構(gòu)②用到的工具酶：既用到限制酶切割載體，又用到DNA連接酶將目的基因和載體拼接，兩種酶作用的化學(xué)鍵都是磷酸二酯鍵③啟動(dòng)子、終止子對于目的基因表達(dá)必不可少④目的基因不能單獨(dú)進(jìn)入受體細(xì)胞，必需以表達(dá)載體的方式攜帶進(jìn)去。注意轉(zhuǎn)化

——方法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法——顯微注射法——用Ca+處理細(xì)胞目的基因進(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)步驟三：將目的基因?qū)胧荏w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（2）基因槍法（成本高）（3）花粉管通道法2、將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞①方法：顯微注射法②程序：目的基因表達(dá)載體提純?nèi)÷眩ㄊ芫眩╋@微注射受精卵移植到子宮或輸卵管受精卵發(fā)育新性狀動(dòng)物受體細(xì)胞是什么？為什么采用受精卵？體積大，易操作；全能性高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DNACa2+處理：可增大細(xì)胞壁的通透性，使重組質(zhì)粒能夠?qū)氲绞荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中的方法的比較農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,基因槍法，花粉管通道法顯微注射法Ca2＋處理法體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的染色體DNA→表達(dá)目的基因表達(dá)載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子(四)目的基因的檢測與鑒定檢測①導(dǎo)入檢測：目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞方法——DNA分子雜交知識延伸——DNA分子雜交技術(shù)

該方法是根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，把互補(bǔ)的雙鏈DNA解開，把單股的DNA小片段用同位素、熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑等進(jìn)行標(biāo)記，之后同被檢測的DNA中的同源互補(bǔ)序列雜交，從而檢出所要查明的DNA或基因。返回(四)目的基因的檢測與鑒定檢測①導(dǎo)入檢測：目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞方法——DNA分子雜交②表達(dá)檢測轉(zhuǎn)錄檢測——分子雜交翻譯檢測——抗原-抗體雜交2、檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA3、檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)①方法:分子雜交方法:抗原-抗體雜交②過程:

用上述探針和轉(zhuǎn)基因生物的mRNA雜交,若出現(xiàn)雜交帶,表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA(四)目的基因的檢測與鑒定檢測①導(dǎo)入檢測：目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞方法——DNA分子雜交②表達(dá)檢測轉(zhuǎn)錄檢測——分子雜交翻譯檢測——抗原-抗體雜交分子檢測法鑒定抗蟲鑒定抗