高二生物(基因工程的基本操作程序)1.ppt

1、,生物選修3,1.2基因工程的基本操作程序,專題1 基因工程,目的基因的檢測(cè)與鑒定,基因工程的基本操作程序的步驟：,目的基因的獲取,基因表達(dá)載體的構(gòu)建,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,閱讀與思考,1、什么是目的基因？ 2、獲取目的基因的方法有哪些？其操作過程分別是怎樣的？,一、目的基因的獲取,1、目的基因概念： 主要指的是編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。 2、目的基因獲取方法： 從基因文庫(kù)中獲取目的基因 利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 化學(xué)方法直接人工合成,從基因文庫(kù)中獲取目的基因,基因文庫(kù)： 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(gè)受體菌分別含有這種生物的

2、不同基因，稱為基因文庫(kù)。,基因文庫(kù),基因組文庫(kù),部分基因文庫(kù) （如cDNA文庫(kù)）,基因文庫(kù)的構(gòu)建過程,基因組文庫(kù),基因文庫(kù)的構(gòu)建過程,mRNA,單鏈DNA,雙鏈DNA,cDNA文庫(kù),如何從基因文庫(kù)中找到所需要的基因？,依據(jù)目的基因的有關(guān)信息。,如：根據(jù)基因的核苷酸序列 基因在染色體上的位置 基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA 基因翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性。,從基因文庫(kù)中獲取目的基因,利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,PCR的全稱： 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) PCR的原理： DNA復(fù)制 PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提條件： 要有一段已知的目的基因的核苷酸序列。,模板 原料 引物 酶 控制溫度,利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,目的基因

3、DNA,四種脫氧核苷酸,如單鏈DNA分子片段,耐熱的DNA聚合酶,PCR儀自動(dòng)調(diào)控,PCR的條件：,PCR的過程：,利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,變性(90-95),復(fù)性(55-60),延伸(70-75),用化學(xué)方法直接人工合成,條件：,基因較小，核苷酸序列已知。,二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心,用切目的基因相同的限制性內(nèi)切酶切割質(zhì)粒,二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心,二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心,目的基因,二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心,1、基因表達(dá)載體的組成,目的基因 啟動(dòng)子: 終止子: 標(biāo)記基因等,一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段。 位于基因的首端。,一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段。 位于基因的尾端。,啟動(dòng)子的作用

4、：,二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心,終止子作用：,使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止。,標(biāo)記基因作用： 是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的 基因，從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來， 如青霉素基因。,是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得蛋白質(zhì)。,二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心,2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的：,a.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。 b.使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。,三、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,1、什么是轉(zhuǎn)化？ 2、目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是什么？具體過程是怎樣的？ 3、目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞常用的方法是什么？基本操作程序是怎樣的？ 4、目的基

5、因?qū)氪竽c桿菌的方法是怎樣的？鈣離子有什么作用？,轉(zhuǎn)化,目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。,三、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,1.目的基因?qū)胫参锛?xì)胞,常用的方法: 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法,農(nóng)桿菌的特點(diǎn): a.易感染雙子葉植物和祼子植物。 b.具有趨化性。 c.Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上,三、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,三、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,1.目的基因?qū)胫参锛?xì)胞,農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的導(dǎo)入過程:,構(gòu)建基因表達(dá)載體,轉(zhuǎn)入,農(nóng)桿菌,植物細(xì)胞,導(dǎo)入,穩(wěn)定維持和表達(dá),.目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞,常用的方法: 顯微注射技術(shù) 操作程序：

6、,三、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,a.先提純含目的基因的表達(dá)載體 b.從動(dòng)物體內(nèi)取出卵(受精卵） c.顯微注射儀進(jìn)行顯微注射 d.將含目的基因的受精卵移植到輸卵管或子宮中發(fā)育成新個(gè)體,3.目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞,原核生物的特點(diǎn): 繁殖快，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少。,大腸桿菌的轉(zhuǎn)化過程:,用Ca2+處理細(xì)胞,增加細(xì)胞壁的透性，與細(xì)胞膜無(wú)關(guān),三、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞, 感受態(tài)細(xì)胞,重組表達(dá)載體DNA分子與感受態(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(cè)與鑒定,1、導(dǎo)入目的基因后需要檢測(cè)哪些方面？各采取什么方法？ 2、什么是DNA分子探針？檢測(cè)時(shí)的DNA探針通過什么原理來檢測(cè)目的基因和相應(yīng)

7、的mRNA？ 3、利用抗體抗原雜交檢測(cè)的原理是什么？,1.目的基因是否插入受體細(xì)胞染色體的DNA上,目的基因的檢測(cè)內(nèi)容和方法,檢測(cè)方法:,DNA分子雜交技術(shù),DNA探針：,用放射性同位素等作標(biāo)記的含有目 的 基因的DNA片段。,四、目的基因的檢測(cè)與鑒定,2.目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA,目的基因的檢測(cè)內(nèi)容和方法,檢測(cè)方法:,分子雜交技術(shù),用DNA探針與mRNA雜交。,四、目的基因的檢測(cè)與鑒定,目的基因的檢測(cè)內(nèi)容和方法,檢測(cè)方法:,抗原抗體雜交,3.目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì),四、目的基因的檢測(cè)與鑒定,4、個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定,四、目的基因的檢測(cè)與鑒定,1.目的基因是否插入受體細(xì)胞染色體的DNA上,3.目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì),2.目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA,目的基因的檢測(cè)內(nèi)容和方法,珠蛋白是動(dòng)物血紅蛋白的重要組成成分，當(dāng)它的成分異常時(shí)，動(dòng)物可能患某種疾病，如鐮刀型細(xì)胞貧血癥，假如讓你用基因工程的方法使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的珠蛋白，想一想，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)？,思考與探究,思考與探究,1.從小鼠中克隆出珠蛋白基因的編碼序列（CDNA）。 2.將cDNA前接上在大腸桿菌中可以適用的啟動(dòng)子，另外加上抗四環(huán)素的基因，構(gòu)建成一個(gè)表達(dá)載體。 3.將表達(dá)載體導(dǎo)入無(wú)四環(huán)素抗性的大腸