人教版選修3專題1第二節(jié)基因工程的基本操作程序(共40張PPT)

1.2基因工程的基本操作程序知識點一：1.原核細胞的基因結(jié)構(gòu)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)合位點啟動子終止子啟動子：位于基因首端一段能與RNA聚合酶結(jié)合并能起始mRNA合成的序列。沒有啟動子，基因就不能轉(zhuǎn)錄。終止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷，它能阻礙RNA聚合酶的移動，并使其從DNA模板鏈上脫離下來，使轉(zhuǎn)錄終止。RNA聚合酶:能夠識別啟動子上的結(jié)合位點并與其結(jié)合的一種蛋白質(zhì).(以模板轉(zhuǎn)錄然后脫落)①不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，不能編碼蛋白質(zhì)。：能轉(zhuǎn)錄相應的信使RNA，能編碼蛋白質(zhì)編碼區(qū)非編碼區(qū)原核細胞的基因結(jié)構(gòu)②有調(diào)控遺傳信息表達的核苷酸序列，在該序列中，最重要的是位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點。非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游啟動子終止子編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點內(nèi)含子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)含子啟動子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游內(nèi)含子：外顯子：2.真核細胞的基因結(jié)構(gòu)真核細胞的基因結(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)控作用的核苷酸序列，包括位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點等。非編碼序列：包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子原核細胞真核細胞不同點編碼區(qū)是_____的編碼區(qū)是間隔的、_____的相同點都由能夠編碼蛋白質(zhì)的______和具有調(diào)控作用的______區(qū)組成的原核細胞與真核細胞的基因結(jié)構(gòu)比較思考編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核細胞與真核細胞基因結(jié)構(gòu)一樣長嗎？連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)非編碼1、目的基因的獲取2、基因表達載體的構(gòu)建3、將目的基因?qū)胧荏w細胞4、目的基因的檢測與鑒定知識點二.基因工程基本操作的四個步驟有了目的基因，我們才能賦予一種生物以另一種生物的遺傳特性。使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并可進行遺傳、表達和發(fā)揮作用載體進入受體細胞穩(wěn)定表達，才能實現(xiàn)一種生物的基因在另一種生物中的轉(zhuǎn)化。才能確定目的基因是否真正在受體細胞中穩(wěn)定遺傳和正確表達。一、目的基因的獲取(一)目的基因主要是編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因（二）獲取目的基因的常用方法有哪些?1、從基因文庫中獲取2、利用PCR技術(shù)擴增3、人工合成1、從基因文庫中直接獲?。?）基因文庫：（2）基因文庫的分類:按外源DNA片段的來源分類種類基因組DNA文庫：含有一種生物的全部基因部分基因文庫：只包含了一種生物的部分基因如：cDNA文庫（3）基因文庫的目的為了在不知目的基因序列的情況下，便于獲得所需的目的基因。提取某種生物的全部DNA用適當?shù)南拗泼盖幸欢ù笮〉腄NA片段將DNA片段與載體連接導入受體菌中儲存基因組文庫（4）基因文庫的構(gòu)建方法A、直接分離法(鳥槍法)某種生物的單鏈mRNA單鏈互補DNA雙鏈cDNA片段導入受體菌中儲存與載體連接cDNA文庫反（逆）轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶B、反轉(zhuǎn)錄法：cDNA的合成流程圖解IMN基因組DNA文庫與cDNA文庫的比較基因組文庫和部分基因組文庫(cDNA文庫)比較

過程高溫變性（解旋為單鏈）低溫退火（引物與單鏈互補結(jié)合）適溫延伸（在Taq酶的作用下合成與模板互補的DNA雙鏈）重復循環(huán)預變性（增加DNA變性的概率）2、利用PCR技術(shù)擴增目的基因具體過程②原理：__________③方式：以_____方式擴增，即____（n為擴增循環(huán)的次數(shù)）DNA復制指數(shù)2n小結(jié)PCR技術(shù)①概念：PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)D、四種脫氧核苷酸(dNTP)A、一對引物：一對寡核苷酸序列：與目的基因的起始段互補E、熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶）C、模板DNA(需含有目的基因)G、Mg2+(激活劑)④條件：F、緩沖溶液B、一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物⑤過程：a、DNA變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、退火（復性55℃-65℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，合成與模板互補的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈⑥結(jié)果：使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴增PCR技術(shù)擴增與DNA復制的比較PCR技術(shù)DNA復制相同點原理原料條件不同點解旋方式場所酶結(jié)果堿基互補配對四種脫氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化體外復制細胞核內(nèi)熱穩(wěn)定的DNA聚合酶細胞內(nèi)的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整個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切口DNA連接酶相同的黏性末端二、基因表達載體的構(gòu)建——基因工程的核心質(zhì)粒DNA分子限制酶處理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4.過程:5.基因表達載體的組成：復制原點+目的基因+啟動子+終止子+標記基因啟動子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。終止子：位于基因的尾端，也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來。標記基因：為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。①載體與表達載體的區(qū)別：二者都有標記基因和復制原點兩部分DNA片段。表達載體在載體基礎(chǔ)上增加了目的基因、啟動子、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，兩種酶作用的化學鍵都是磷酸二酯鍵③啟動子、終止子對于目的基因表達必不可少④目的基因不能單獨進入受體細胞，必需以表達載體的方式攜帶進去。注意三、將目的基因?qū)胧荏w細胞（一）轉(zhuǎn)化：（二）方法將目的基因?qū)胫参锛毎麑⒛康幕驅(qū)雱游锛毎麑⒛康幕驅(qū)胛⑸锛毎r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法——顯微注射法——