生物12基因工程的基本操作程序ppt选修3 (2).ppt
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1、生物生物12基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序ppt选修修3 目前被较广泛提取目前被较广泛提取使用的目的基因有:苏使用的目的基因有:苏云金杆菌抗虫基因、人云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。因、植物抗病基因等。基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤一、目的基因的获取一、目的基因的获取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一、目的基因的获取一、目的基因的
2、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)人工合成概念:概念:基因文库基因文库 (gene library)基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库(如(如cDNA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DNA片段片段,导入受体菌的导入受体菌的群体中储存群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基称为基
3、因文库因文库(genelibrary)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受)片段,与载体连接后储存在一个受体菌群中,那么,这个受体菌群体就构成了这种生物的体菌群中,那么,这个受体菌群体就构成了这种生物的cDNA文文库库。这种方法称。这种方法称反转录法反转录法基因组文基因组文库与部分库与部分基因文库基因文库的关系的关系基因组基因组DNADNA文库文库cDNAcDNA文库文库基因组基因组DNADNA文库与文库与cDNAcDNA文库的比较文库的比较1、构建基因组、构建基
4、因组DNA文库时,首先应分离细胞的文库时,首先应分离细胞的A、染色体、染色体DNAB、线粒体、线粒体DNAC、总、总mRNAD、tRNA2、目的基因可从基因文库中获得,下列有关基因文库、目的基因可从基因文库中获得,下列有关基因文库的描述正确的是的描述正确的是A、某生物的全套基因就是一个基因文库、某生物的全套基因就是一个基因文库B、将含有某种生物不同的许多、将含有某种生物不同的许多DNA片段,导入某个片段,导入某个生物生物体内,则这个生物就是一个基因文库体内,则这个生物就是一个基因文库C、含有一种生物所有基因的基因文库叫做基因组文库、含有一种生物所有基因的基因文库叫做基因组文库D、含有一种生物的
5、一部分基因的基因文库叫、含有一种生物的一部分基因的基因文库叫cDNA文文库库AC(2 2)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DNA片片段的核酸合成段的核酸合成技术技术。通过此技术,可。通过此技术,可获取大量的目的基因。获取大量的目的基因。PCR技术技术原理:原理:前提:前提:原料原料方式方式PCR扩增仪扩增仪DNA复制复制一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列:以:以_方式扩增,方式扩增,即即_(n n为扩增循环的次数)为扩增循环的次数)指数指数2 2n n模板模板DNA;DNA
6、引物;四种脱氧引物;四种脱氧核苷酸;热稳定核苷酸;热稳定DNA聚合酶聚合酶(Taq酶);离子酶);离子n 过程变性、退火、延伸三步曲变性:加热至加热至9095双链DNA解链成为单链DNA退火:冷却至冷却至5560部分引物与模板的单链DNA的特定互补部位相配对和结合延伸:加热至加热至7075以目的基因为模板,合成互补的新DNA链变性变性退火退火延伸延伸1、在遗传工程中,若有一个控制有利性状的、在遗传工程中,若有一个控制有利性状的DNA分分子片段为子片段为ATGTGTACAC,要使其数量增多,可用,要使其数量增多,可用PCR技术进行人工复制,复制时应给予的条件是技术进行人工复制,复制时应给予的条件
7、是双链双链DNA分子为模板分子为模板ATGTG或或TACAC模板链模板链四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核苷酸四种核苷酸DNA聚合酶聚合酶热稳定热稳定DNA聚合酶聚合酶引物引物温度变化温度变化恒温恒温ABCDD2、在基因工程中,把选出的目的基因(共、在基因工程中,把选出的目的基因(共1000个脱氧个脱氧核苷酸对,其中腺嘌呤脱氧核苷酸是核苷酸对,其中腺嘌呤脱氧核苷酸是460个)放入个)放入DNA扩增仪中扩增扩增仪中扩增4代,那么,在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧代,那么,在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是核苷酸的个数是A.540个个 B.8100个个 C.17280个个D.7560个个Bv(3)
8、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、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、化学合成法、化学合成法B、基因组文库法、基因组文库法C、cDNA文库法文库法D、聚合酶链反应、聚合酶链反应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P
9、CR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DNA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ABCDAD3、目的基因主要是指、目的基因主要是指_的结构基因。的结构基因。获得目的基因的常见方法有三种:(获得目的基因的常见方法有三种:(1)从基因文库中)从基因文库中获取目的基因,根据基因的获取目的基因,根据基因的_序列,基因在序列,基因在_上的位置,基因的上的位置,基因的_产物产物mRNA,基,基因的因的_产物蛋白质等获取目的基因。(产物蛋白质等获取目的基因。(2)利用)利用PCR技术扩增目的基因,该技术是一项在技术扩增目的基因,该技术是一项在_完完成的核酸合成技术,前提
10、条件是有一段已知目的基因的成的核酸合成技术,前提条件是有一段已知目的基因的_序列,以便于合成序列,以便于合成_。(。(3)如果基)如果基因较小且核苷酸序列已知,可以通过因较小且核苷酸序列已知,可以通过_方方法。法。编码蛋白质编码蛋白质核苷酸核苷酸染色体染色体转录转录表达表达体外体外核苷酸核苷酸引物引物人工合成人工合成二、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 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
11、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
12、达和发挥作用、同时使目的基因能表达和发挥作用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构建应包括、(多选)一个基因表达载体的构建应包括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ABCD2、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是A启动子
13、是与启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位,是起聚合酶识别和结合的部位,是起始密码始密码B启动子和终止子都是特殊结构的启动子和终止子都是特殊结构的DNA短片段,对短片段,对mRNA的转录起调控作用的转录起调控作用C标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因从而便于筛选从而便于筛选D基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同而有所差别而有所差别A3、目前转基因工程可以、目前转基因工程可以A.打破地理隔离但不能突破生殖隔离打破地理隔离但不能突破生殖隔离B.打破生殖隔离但不能突破地理隔离打破生殖隔离但不能突破地理隔离
14、C.完全突破地理隔离和生殖隔离完全突破地理隔离和生殖隔离D.部分突破地理隔离和生殖隔离部分突破地理隔离和生殖隔离C常用的受体细胞:常用的受体细胞:有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。酵母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理将目的基因导入受体细胞的原理借鉴借鉴细菌或病毒侵染细胞细菌或病毒侵染细胞的途径。的途径。三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞1、将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞(1)农杆菌)农杆菌转化法转化法特点特点:能感染能感染双子叶植物双子叶植物和和祼子植物祼子植物,对对单子叶植物无感染能力单子叶
15、植物无感染能力Ti质粒质粒的的TDNA可转移至受体细可转移至受体细胞并整合到其染色体上胞并整合到其染色体上转化过程转化过程:Ti质粒质粒目的基因目的基因构建构建表达表达载体载体导入导入植植物物细细胞胞插入插入植物细胞植物细胞染色染色DNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌(2)基因枪法)基因枪法 基因枪法又称微弹轰击法,是利用压缩气体产生的动力,基因枪法又称微弹轰击法,是利用压缩气体产生的动力,将包裹在金属颗粒表面的表达载体将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中,使目打入受体细胞中,使目的基因与其整合并表达的方法。的基因与其整合并表达的方法。(3)花粉通道法)花粉通道法 植物
16、花粉在柱头上萌发后,花粉管要穿过花柱直通胚囊。植物花粉在柱头上萌发后,花粉管要穿过花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉后,花粉形成的花粉管还未愈合花粉管通道法就是在植物受粉后,花粉形成的花粉管还未愈合前,剪去柱头,然后,滴加前,剪去柱头,然后,滴加DNA(含目的基因),使目的基(含目的基因),使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。因借助花粉管通道进入受体细胞。2、将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞方法方法:显微注射技术显微注射技术操作程序操作程序:提纯含目的基提纯含目的基因表达载体因表达载体取受精卵取受精卵显微注射显微注射移植到子宫移植到子宫受精卵发育受精卵发育新性状动物新性状动
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