《基因工程的基本操作程序》ppt课件(新人教版选修3).ppt
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1、原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构( (补充内容)补充内容)非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 与与RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点启动子启动子终止子终止子不编码蛋白质。不编码蛋白质。:编码蛋白质:编码蛋白质 , ,连续不间断连续不间断编码区编码区非编码区非编码区原核原核细胞细胞的的 基因基因结构结构调控遗传信息表达调控遗传信息表达, ,上上 游有启动子,下游有终止子游有启动子,下游有终止子真核细胞的基因结构(补充内容)真核细胞的基因结构(补充内容)编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合
2、位点内含子内含子 外显子外显子 启动子启动子终止子终止子编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 真核真核细胞细胞的的 基因基因结构结构编码区编码区非编码区非编码区外显子:能编码蛋白质的序列外显子:能编码蛋白质的序列内含子:不能编码蛋白质的序列内含子:不能编码蛋白质的序列:有调控作用有调控作用, ,上游有启动子,下上游有启动子,下游有终止子游有终止子非编码序列:非编码序列: 包括非编码区和内含子包括非编码区和内含子原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞不同点不同点编码区是编码区是_的的编码区是间隔的、编码区是间隔的、_的的相同点相同点都由都由能够编码蛋白质的能够编码蛋白质的_和具和具有调控作用的有
3、调控作用的_区组成的区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构比较连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码一、目的基因的获取一、目的基因的获取1 1、目的基因主要是指、目的基因主要是指_编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因请举出三个以上的例子请举出三个以上的例子2 2、获取目的基因的常用方法、获取目的基因的常用方法(1 1)从基因文库中获取)从基因文库中获取(2 2)利用)利用PCRPCR技术扩增技术扩增(3 3)人工合成)人工合成(1)(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什么是基因文库?基因组文库?部分什么是基因文库?基因组文库?部分基因文
4、库?基因文库?如何构建基因文库?如何构建基因文库?怎样从基因文库中得到我们所需的目怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因?的基因?概念:概念: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(如(如cDNAcDNA文库)文库) 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片段片段, ,导入受体菌的群体中储存导入受体菌的群体中储存, ,各个受体各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因菌分别含有这种生物的不同的基因, ,称为基称为基因文库因文库(gene library)(gene library)基因组文库基因组文库: : 基因文库中包含了一种生物所有基因文库
5、中包含了一种生物所有的基因的基因, ,这种基因文库叫做基因组文这种基因文库叫做基因组文库库. .部分基因文库部分基因文库: : 基因文库中包含了一种生物的一基因文库中包含了一种生物的一部分基因部分基因, ,这种基因文库叫做部分基这种基因文库叫做部分基因文库因文库. .提取某种生物的全部提取某种生物的全部DNADNA用适当的限制酶切用适当的限制酶切一定大小的一定大小的DNADNA片段片段将将DNADNA片段与载体连接片段与载体连接导入受体菌中储存导入受体菌中储存基因组文库基因组文库基因文库的构建方法之基因文库的构建方法之(1 1)直接分离法)直接分离法某种生物的单链某种生物的单链mRNAmRNA
6、单链互补单链互补DNADNA双链双链cDNAcDNA片段片段导入受体菌中储存导入受体菌中储存与载体连接与载体连接cDNAcDNA文库文库反(逆)转录酶反(逆)转录酶DNADNA聚合酶聚合酶反转录法:反转录法:cDNAcDNA的合成流程图解的合成流程图解基因文库的构建方法之基因文库的构建方法之(3 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:如:基因的核苷酸序列基因的核苷酸序列 基因在染色体上的位置基因在染色体上的位置 基因的转录产物基因的转录产物mRNAmRNA 基因翻译产物蛋白质基因翻译产物蛋白质(2 2)
7、利用)利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因PCR聚合酶链式反应聚合酶链式反应 是一项生物是一项生物体外复制体外复制特定特定DNADNA片段片段的核酸合成的核酸合成技术技术。通过此技术,可获。通过此技术,可获取大量的目的基因。取大量的目的基因。四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸(dNTP)(dNTP) 一对引物:一对引物:热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶(Taq(Taq酶)酶)模板模板DNA( DNA( 需含有目的基因需含有目的基因 ) ) 两段寡核苷酸序列:与目的基因两段寡核苷酸序列:与目的基因的起始段互补的起始段互补一段已知目的基因的核苷酸序列,以便一段已知目的基因的核苷酸序列,以
8、便根据这一序列合成引物根据这一序列合成引物过程:过程:高温变性(高温变性(解旋为单链解旋为单链)低温退火(低温退火(引物与单链互补结合引物与单链互补结合)适温延伸(适温延伸(在在TaqTaq酶的作用下合成酶的作用下合成 与模板互补的与模板互补的DNADNA双链双链)重复循环重复循环2 2、具体过程、具体过程PCRPCR技术扩增与技术扩增与DNADNA复制的比较复制的比较PCRPCR技术技术DNADNA复制复制相相同同点点原理原理原料原料条件条件不不同同点点解旋解旋方式方式场所场所酶酶结果结果碱基互补配对碱基互补配对四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸模板、能量、酶模板、能量、酶DNADNA在高温下变性
9、解旋在高温下变性解旋解旋酶催化解旋酶催化体外复制体外复制细胞核内细胞核内热稳定的热稳定的DNADNA聚合酶聚合酶细胞内的细胞内的DNADNA聚合酶聚合酶大量的大量的DNADNA片段片段形成整个形成整个DNADNA分子分子v(3) 人工合成人工合成根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNA DNA 蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成1 1、在已知序列信息的情况下,获取目的基因的最、在已知序列信息的情况下,获取目的基因的最方便方法是方便方法是A A、化学合成
10、法、化学合成法 B B、基因组文库法、基因组文库法C C、cDNAcDNA文库法文库法 D D、聚合酶链反应、聚合酶链反应2 2、下列获取目的基因的方法中需要模板链的是、下列获取目的基因的方法中需要模板链的是从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因 利用利用PCRPCR技技术扩增目的基因术扩增目的基因 反转录法反转录法 通过通过DNADNA合成仪合成仪利用化学方法人工合成利用化学方法人工合成A A B B C C D DA AD D二、基因表达载体的构建二、基因表达载体的构建核心核心(1 1)用一定的)用一定的_切切割质粒,使其出现一个切口,割质粒,使其出现一个切口,露出露出_。(2
11、2)用)用_切断目切断目 的基因,使其产生的基因,使其产生_ _ _。(3 3)将切下的目的基因片段插入质粒的)将切下的目的基因片段插入质粒的_处,再加入适量处,再加入适量_,形成了一个重组,形成了一个重组 DNADNA分子(重组质粒)分子(重组质粒)限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶相同相同1.1.过程过程: :质粒质粒目的基因目的基因限制酶处理限制酶处理一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNADNA连接酶连接酶表表达达载载体体同种同种1.1.过程过程: :2、基因表达载体的作
12、用、基因表达载体的作用a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代b、同时使目的基因能表达和发挥作用、同时使目的基因能表达和发挥作用思考:思考:作为基因工程表达载体,只需含有目的基因就可作为基因工程表达载体,只需含有目的基因就可以完成任务吗?为什么?以完成任务吗?为什么?不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用,不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用,还需要有其他控制元件,如启动子、终止子和标记基因等。还需要有其他控制元件,如启动子、终止子和标记基因等。必须构建上述元件的主要理由是:必须构建上述元件的主要理由是:(1) 生物之
13、间进行基因交流,只有使用生物之间进行基因交流,只有使用受体生物自身基因受体生物自身基因的启动子才能比较有利于基因的表达;的启动子才能比较有利于基因的表达;(2) 通过通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子,只将编码文库获得的目的基因没有启动子,只将编码序列导入受体生物中无法转录;序列导入受体生物中无法转录;(3) 目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记;目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记;(4) 为了增强目的基因的表达水平,往往还要增加一些其为了增强目的基因的表达水平,往往还要增加一些其他调控元件,如增强子等;他调控元件,如增强子等;(5) 有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的
14、什么有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的什么部位,往往要加上可以标识存在部位的基因(或做成目的基部位,往往要加上可以标识存在部位的基因(或做成目的基因与标识基因的融合基因),如绿色荧光蛋白基因等。因与标识基因的融合基因),如绿色荧光蛋白基因等。3.3.基因表达载体的组成:基因表达载体的组成:它们有什么作用?它们有什么作用?a、目的基因、目的基因b、启动子、启动子c、终止子、终止子d、标记基因、标记基因位于基因的首端位于基因的首端,是是mRNA结合位点结合位点位于基因的末端位于基因的末端,终终止转录止转录检测目的基因是否导入受体细胞检测目的基因是否导入受体细胞1、(多选)一个基因表达载体的
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