高中生物 基因工程的基本操作程序精选PPT.ppt

高中生物 基因工程的基本操作程序第1页，此课件共22页哦基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序第2页，此课件共22页哦一、目的一、目的基因基因的获取的获取主要是编码蛋白质的结构基因主要是编码蛋白质的结构基因现代获取方法：现代获取方法：1、从基因文库中获取目的基因、从基因文库中获取目的基因2、利用、利用PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因3、人工合成、人工合成初始目的基因的来源初始目的基因的来源从生物中直接获取从生物中直接获取人工合成人工合成第3页，此课件共22页哦外显子内含子与RNA聚合酶结合位点编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点编码区原核生物基因原核生物基因真核生物基因真核生物基因第4页，此课件共22页哦原核细胞的基因结构原核细胞基因原核细胞基因编码区（编码序列）：能指导有关蛋白质的合成，即编码区（编码序列）：能指导有关蛋白质的合成，即能够编码蛋白质能够编码蛋白质非编码区（调控序列）：位于编码区上游和编非编码区（调控序列）：位于编码区上游和编码区下游的码区下游的DNA序列，虽不能指序列，虽不能指导有关蛋白质的合成，但有调控导有关蛋白质的合成，但有调控遗传信息表达的核苷酸序列，如遗传信息表达的核苷酸序列，如启动子、终止子等启动子、终止子等第5页，此课件共22页哦原核细胞的基因结构 RNA聚合酶的作用是催化聚合酶的作用是催化DNA转录为转录为RNA。它。它能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。转录能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。转录开始后，开始后，RNA聚合酶沿聚合酶沿DNA分子移动，并与分子移动，并与DNA分子的一条链为模板合成分子的一条链为模板合成RNA。第6页，此课件共22页哦真核细胞的基因结构与原核细胞比较，真核细胞基因结构的主要特点是：与原核细胞比较，真核细胞基因结构的主要特点是：编码区是间隔的、不连续的。也就是说，能够编码蛋白编码区是间隔的、不连续的。也就是说，能够编码蛋白质的序列被不能够编码蛋白质的序列分隔开来，成为一种断质的序列被不能够编码蛋白质的序列分隔开来，成为一种断裂的形式。裂的形式。其中，能够编码蛋白质的序列叫做其中，能够编码蛋白质的序列叫做外显子外显子，一般不能够，一般不能够编码蛋白质的序列叫做编码蛋白质的序列叫做内含子内含子。第7页，此课件共22页哦真核细胞的基因结构真核细胞基因真核细胞基因编码区编码区（间隔、不连续）（间隔、不连续）外显子：能编码蛋白质的外显子：能编码蛋白质的DNA序列序列内含子：不能编码蛋白质的内含子：不能编码蛋白质的DNA序列序列非编码区：与原核生物具有相似功能的启动子、非编码区：与原核生物具有相似功能的启动子、终止子终止子第8页，此课件共22页哦原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞真核细胞不同点编码区是连续的编码区是间隔的、不连续的相同点都由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编码区组成的第9页，此课件共22页哦启动子与终止子 启动子是在非编码区内紧靠转录起点，调控启动子是在非编码区内紧靠转录起点，调控遗传信息表达的脱氧核苷酸序列，它能引导遗传信息表达的脱氧核苷酸序列，它能引导RNA聚合酶与正确的基因部位结合，使转录从起聚合酶与正确的基因部位结合，使转录从起点开始，沿编码区进行。点开始，沿编码区进行。终止子是在非编码区内紧靠转录终点，调控终止子是在非编码区内紧靠转录终点，调控遗传信息表达的脱氧核苷酸序列，它能阻碍遗传信息表达的脱氧核苷酸序列，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从聚合酶的移动，并使其从DNA模板链模板链上脱离下来，使转录终止。上脱离下来，使转录终止。第10页，此课件共22页哦什么是内含子和外显子？什么是内含子和外显子？原核细胞基因原核细胞基因原核细胞基因原核细胞基因的编码区是的编码区是连续连续连续连续的，的，的，的，真核细胞基因真核细胞基因的编码区是的编码区是间隔的、不连续的间隔的、不连续的.真核生物基因的结构特点是：真核生物基因的结构特点是：“编码区是间隔的、不编码区是间隔的、不连续的。连续的。”也就是说：能够编码蛋白质的序列被不能也就是说：能够编码蛋白质的序列被不能编码蛋白质的序列分隔开来，成为一种断裂的形式。编码蛋白质的序列分隔开来，成为一种断裂的形式。其中，其中，能够编码蛋白质的序列叫外显子，不能编码蛋能够编码蛋白质的序列叫外显子，不能编码蛋白质的序列叫内含子。白质的序列叫内含子。在成熟在成熟mRNAmRNA被保留下来的基被保留下来的基因部分被称为外显子。因部分被称为外显子。真核基因包括编码区和非编码区，编码区又分为外真核基因包括编码区和非编码区，编码区又分为外真核基因包括编码区和非编码区，编码区又分为外真核基因包括编码区和非编码区，编码区又分为外显子和内含子显子和内含子显子和内含子显子和内含子,内含子不翻译蛋白质。内含子不翻译蛋白质。内含子不翻译蛋白质。内含子不翻译蛋白质。知识拓展知识拓展第11页，此课件共22页哦关于内含子和外显子的说法正确的是关于内含子和外显子的说法正确的是关于内含子和外显子的说法正确的是关于内含子和外显子的说法正确的是 （）A.内含子和外显子在转录的过程中都能够转录成成熟的内含子和外显子在转录的过程中都能够转录成成熟的mRNAB.只有外显子能够转录成只有外显子能够转录成只有外显子能够转录成只有外显子能够转录成mRNA，tRNAtRNA，rRNAC.原核细胞基因中也有内含子和外显子原核细胞基因中也有内含子和外显子D.D.由于内含子不能编码蛋白质，故它属于非编码区由于内含子不能编码蛋白质，故它属于非编码区知识拓展知识拓展B第12页，此课件共22页哦目的基因的获得从基因文库获得从基因文库获得基因文库基因文库利用利用PCRPCR技术扩增技术扩增人工合成人工合成基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库已知序列已知序列未知序列未知序列第13页，此课件共22页哦目前被较广泛提取使目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。病基因等。基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤一、提取目的基因一、提取目的基因将需要的基因从供体生物将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。的细胞内提取出来。供体生物细胞供体生物细胞取出取出DNADNA用限制酶剪用限制酶剪去多余部分去多余部分目的基因目的基因限制酶限制酶第14页，此课件共22页哦获取目的基因的方法：获取目的基因的方法：1 1、从、从基因文库基因文库中获取目的基因中获取目的基因2 2、利用、利用PCRPCR技术技术扩增目的基因扩增目的基因第15页，此课件共22页哦1、从基因文库中获取目的基因、从基因文库中获取目的基因 将含有某种生物不同基因的许多将含有某种生物不同基因的许多DNADNA片断，导片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。物的不同基因，称为基因文库。基因文库基因文库 基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库(cDNA文库文库)第16页，此课件共22页哦寻根问底（1）为什么要构建基因文库？直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗为什么要构建基因文库？直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗？提示：提示：构建基因文库是获取目的基因的方法之一，并不是构建基因文库是获取目的基因的方法之一，并不是惟一的方式。如果所需要的目的基因序列已知，就可以通过惟一的方式。如果所需要的目的基因序列已知，就可以通过PCR方式从含有该基因的生物的方式从含有该基因的生物的DNA中，直接获得，也中，直接获得，也可以通过反转录，用可以通过反转录，用PCR方式从方式从mRNA中获得，不一定要中获得，不一定要构建基因文库。构建基因文库。但如果所需要的目的基因的序列完全不知，但如果所需要的目的基因的序列完全不知，或只知道目的基因序列的一段，或想从一种生物体内获得许或只知道目的基因序列的一段，或想从一种生物体内获得许多基因，或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因多基因，或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因不同，或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基不同，或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同，或者想得到一种生物的全基因组序列，往往因有什么不同，或者想得到一种生物的全基因组序列，往往就需要构建基因文库。就需要构建基因文库。第17页，此课件共22页哦（2）基因文库如何构建？）基因文库如何构建？将某种生物体内的将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的限制酶，全部提取出来，选用适当的限制酶，将将DNA切成一定范围大小的切成一定范围大小的DNA片段，然后，将这些片段，然后，将这些DNA片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都含有了一段不同的受体菌都含有了一段不同的DNA片段。也就是说，这个群体片段。也就是说，这个群体包含了这种生物的所有基因，叫做这种生物的基因组文库。包含了这种生物的所有基因，叫做这种生物的基因组文库。如果用某种生物发育的某个时期的如果用某种生物发育的某个时期的mRNA 反转录产生的反转录产生的多种互补多种互补DNA（也叫（也叫cDNA）片段，与载体连接后储存在一个）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，那么，这个受体菌群体就叫做这种生物的受体菌群中，那么，这个受体菌群体就叫做这种生物的cDNA文库。文库。两种基因文库的主要区别如下表所示：两种基因文库的主要区别如下表所示：第19页，此课件共22页哦某生物体内某生物体内全部全部DNADNA 许多许多DNADNA片段片段受体菌群体受体菌群体1、从基因文库中获取目的基因、从基因文库中获取目的基因限制酶限制酶与运载体连接与运载体连接 导入导入基因组文库基因组文库某种生物某个时期的某种生物某个时期的mRNAmRNAcDNAcDNA反转录反转录受体菌群体受体菌群体与运载体连接与运载体连接 导入导入部分基因文库部分基因文库（cDNA文库）文库）第20页，此课件共22页哦基因组文库和部分基因文库第21页，此课件共22页哦（3）如何从基因文库中得到所需要的基因？如何从基因文库中得到所需要的基因？依据：目的基因的有关信息。依据：目的基因的有关信息。如：根据如：根据基因的核苷酸序列基因的核苷酸序列 基因的功能基因在染色体上的位置基因的功能基因在染色体上的位置 基因的转录产物基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质基因翻译产物蛋白质 等特性。等特性。第22页，此课件共22页哦