【課件】基因工程的基本操作程序 課件 高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1、基因工程的基本操作程序 基因工程的步驟（視頻已嵌入） PCR的過程（視頻已嵌入）基因棉花為什么具有抗蟲的能力？抗蟲棉能夠產(chǎn)生一種毒蛋白，使棉鈴蟲等害蟲癱瘓致死。毒蛋白的基因來源于蘇云金芽孢桿菌，科學(xué)家通過基因工程把蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因?qū)朊藁ㄖ胁⒊晒Ρ磉_(dá)。 從社會(huì)中來目的基因的篩選和獲取使用限制性核酸內(nèi)切酶剪切出目的基因基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的基因與運(yùn)載體通過DNA連接酶結(jié)合目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定蘇云金芽孢桿菌 pBI質(zhì)粒 基因工程的步驟1.目的基因的篩選：遺傳序列數(shù)據(jù)庫和序列比對(duì)工具給篩選提供更多條件。 目的基因的篩選和獲取一般是蛋白質(zhì)編碼基因：與生物抗逆相關(guān)的基因、與

2、優(yōu)良品質(zhì)相關(guān)的基因、與生物藥物相關(guān)的基因、與毒物降解相關(guān)的基因等解旋：解旋酶催化（氫鍵斷裂） 模板(母鏈)以母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)形成兩個(gè)子代DNA。2. PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 理論基礎(chǔ) 目的基因的篩選和獲取變性：溫度上升到90以上時(shí)，雙鏈DNA解旋。 復(fù)性：退火即溫度下降到55，引物與單鏈DNA結(jié)合。 延伸：溫度上升到72，脫氧核苷酸在 TaqDNA聚合酶作用下合成新DNA鏈 PCR的流程 目的基因的篩選和獲取引物3端5端3端5端 目的基因的篩選和獲取 1個(gè)循環(huán)變性-退火-延伸 目的基因的篩選和獲取?？嫉膯栴}1.為什么需要引物？DNA聚合酶只能從3端延伸DNA鏈2. 為什么需要兩種引物

3、？DNA聚合酶只能從3端延伸DNA鏈，用兩種引物才能確保DNA兩條鏈同時(shí)被擴(kuò)增條件體內(nèi)DNA復(fù)制PCR模板原料引物酶兩條DNA母鏈四種脫氧核苷酸解旋酶，DNA聚合酶引物(RNA)samesame（或dNTP）不用解旋酶，需耐高溫的Taq DNA聚合酶引物(人工合成的DNA) PCR全稱多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)在生物體外進(jìn)行的DNA復(fù)制合成技術(shù)，使目的基因數(shù)量指數(shù)擴(kuò)增 目的基因的篩選和獲取 PCR結(jié)果檢測(cè)使用瓊脂糖凝膠電泳法電泳法電泳：DNA分子在電場(chǎng)作用下發(fā)生遷移，越小的DNA片段距離出發(fā)點(diǎn)越遠(yuǎn)。片段相同的DNA分子會(huì)停留在相同的條帶，因此可以鑒別PCR的產(chǎn)物是否為目的基因。 目的基因的篩選和獲

4、取拓展提高：DNA聚合酶只能特異性地復(fù)制_的DNA序列。答案：處于兩個(gè)引物之間的 目的基因的篩選和獲取3. 從基因文庫（Gene library）獲?。簩⒑心澄锓N不同基因的許多DNA片段，結(jié)合質(zhì)粒導(dǎo)入到受體菌群體中儲(chǔ)存，這個(gè)受體菌群就是該生物的基因文庫基因組文庫 國家博物館包括某種生物的全部基因部分基因文庫 市博物館包括某一種生物的所有基因 目的基因的篩選和獲取PCR過程一般經(jīng)歷下述三十多次循環(huán)：95使模板DNA變性55下復(fù)性72下引物鏈延伸。下列有關(guān)PCR過程的敘述中正確的是( )A變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基的磷酸二酯鍵，也可利用解旋酶實(shí)現(xiàn)B延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種

5、核糖核苷酸CPCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶的最適溫度低D復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對(duì)原則完成 實(shí)戰(zhàn)演練D研究者用PCR技術(shù)獲得家族關(guān)于亨廷頓氏舞蹈癥（HD，常染色體顯性遺傳病，成人后才發(fā)?。┗虻牟町悺z測(cè)結(jié)果如圖2所示，據(jù)此結(jié)果推測(cè)1 _（有/無）出現(xiàn)HD癥狀的可能，依據(jù)是_。有1與患者基因型一樣（雜合子），帶有致病基因 實(shí)戰(zhàn)演練表達(dá)載體的功能：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，復(fù)制，表達(dá)。表達(dá)載體必須含有的東西目的基因啟動(dòng)子：RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)終止子：結(jié)束轉(zhuǎn)錄標(biāo)記基因（抗性基因）復(fù)制原點(diǎn) 基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心）?？迹簩?duì)于目的基因和運(yùn)載體的剪切有什么要求？用

6、同種限制酶切割，容易出現(xiàn)質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化。 基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心）用兩種限制酶處理質(zhì)粒、目的基因時(shí)：可以一定程度防止質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化。酶酶酶酶目的基因質(zhì)粒 基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心）花粉管通道法在植物受粉后，花粉管還未愈合前，剪去柱頭，滴加DNA（含目的基因）使其借助花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞。 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 農(nóng)桿菌感染雙子葉和裸子植物，當(dāng)植物體到損傷時(shí)，傷口處分泌酚類吸引農(nóng)桿菌，這時(shí)農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA（提前已經(jīng)把目的基因嵌入）轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞什么是轉(zhuǎn)化外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并表達(dá)的

7、過程，轉(zhuǎn)化的 實(shí)質(zhì)為基因重組。如肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。猜測(cè)單子葉植物細(xì)胞為什么不適用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法？損傷時(shí)無法分泌酚類物質(zhì)。 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞上述農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒如何整合目的基因呢？Ca2+轉(zhuǎn)化法（感受態(tài)細(xì)胞法）使得細(xì)胞處于一種能夠吸收周圍環(huán)境DNA的生理狀態(tài)。 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞原核生物適合作為受體細(xì)胞的原因：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，繁殖快，易于培養(yǎng)，遺傳物質(zhì)相對(duì)少顯微注射法將含有目的基因的表達(dá)載體采用顯微注射儀顯微注射到受精卵(卵細(xì)胞也還行)；受精后經(jīng)胚胎早期培養(yǎng)，再移植到雌性動(dòng)物的輸卵管或子宮內(nèi)，使其發(fā)育成為具有新性狀的動(dòng)物。 將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞 檢測(cè)是否插入目的基因 檢測(cè)目的基因是否

8、轉(zhuǎn)錄 檢測(cè)目的基因是否翻譯 目的基因的檢測(cè)與鑒定 檢測(cè)個(gè)體是否表達(dá)性狀1、利用標(biāo)記基因檢測(cè)表達(dá)載體是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 目的基因的檢測(cè)與鑒定 - 分子水平 通過抗性基因篩選是否導(dǎo)入有抗性就說明目的基因成功導(dǎo)入？導(dǎo)入細(xì)胞后鑒定抗性 目的基因的檢測(cè)與鑒定 - 分子水平 通過雙抗性基因篩選是否導(dǎo)入 用PCR、基因探針等技術(shù)檢測(cè)是否導(dǎo)入原理：DNA分子雜交含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作標(biāo)記，以此做基因探針，觀察是否出現(xiàn)雜交帶。原理：堿基互補(bǔ)配對(duì) 目的基因的檢測(cè)與鑒定 - 分子水平 轉(zhuǎn)錄的檢測(cè)方法：DNARNA分子雜交從轉(zhuǎn)基因生物提取mRNA同樣以被標(biāo)記的目的基因作探針，觀察是否出現(xiàn)雜交帶 翻譯的

9、檢測(cè)（是否表達(dá)成功）方法：抗原-抗體雜交 原理：蛋白質(zhì)分子的結(jié)合具有特異性從轉(zhuǎn)基因生物中提取出蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原抗體雜交。若有反應(yīng)，表明目的基因已表達(dá)合成出蛋白質(zhì)。 目的基因的檢測(cè)與鑒定 - 分子水平看對(duì)應(yīng)生物體是否具有了預(yù)期的特性。 例如：一個(gè)抗蟲或抗病的目的基因?qū)胫参锛?xì)胞后，觀察植物是否具有了抗蟲或者抗病特性。 目的基因的檢測(cè)與鑒定 - 個(gè)體水平基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的，在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是A.人工合成基因 B.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D.目的基因的檢測(cè)和表達(dá)C 實(shí)戰(zhàn)演練將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制備工程菌。已知細(xì)菌B不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因 。正確的是（ ） A. 將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌B常用的方法是顯微注射法 B. 氨芐青霉素的培養(yǎng)基生長(zhǎng)的只是導(dǎo)入了普通質(zhì)粒A的細(xì)菌 C. 四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的只是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)菌 D. 目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是工程菌產(chǎn)生人的生長(zhǎng)激素D 實(shí)戰(zhàn)演練IMN2013安徽 / 下圖為通過DNA分子雜交鑒定含有某特定DNA的細(xì)菌