高中生物选修三基因工程基本操作程序PPT课件.ppt
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1、关于高中生物选修三基因工程的基本操作程序第一张,PPT共五十三页,创作于2022年6月补充:补充:1.1.原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构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启动子:启动子:位于基因首端一段能与位于基因首端一段能与RNARNA聚合酶结合并能起始聚合酶结合并能起始mRNAmRNA合成的序列。没有启动子,基因就不能转录。合成的序列。没有启动子,基因就不能转录。终止子:终止子:位于基因的尾端的一段特殊的位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片段,它能阻碍片段,它
2、能阻碍RNARNA聚合酶的移动,并使其从聚合酶的移动,并使其从DNADNA模板链上脱离下来,使转录终止。模板链上脱离下来,使转录终止。RNARNA聚合酶聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质一种蛋白质.(.(以模板转录然后脱落以模板转录然后脱落)第二张,PPT共五十三页,创作于2022年6月不能转录为信使不能转录为信使RNARNA,不能,不能 编码蛋白质。编码蛋白质。:能转录相应的信使:能转录相应的信使RNARNA,能,能 编码蛋白质编码蛋白质 编码区编码区非编码区非编码区原核原核细胞细胞的的 基因基因结构结构有调控遗传信息表达的核有调控
3、遗传信息表达的核 苷酸序列,在该序列中,苷酸序列,在该序列中,最重要的是位于编码区上最重要的是位于编码区上 游的游的RNARNA聚合酶结合位点。聚合酶结合位点。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 启动子启动子终止子终止子第三张,PPT共五十三页,创作于2022年6月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位点内含子内含子 外显子外显子 能够编码蛋白质的序列叫做外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内含不能够编码蛋白质的序列叫做内含子子启动子启动子终止子终止子编码区上游编码区
4、上游 编码区下游编码区下游 内含子:内含子:外显子:外显子:2.2.真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构第四张,PPT共五十三页,创作于2022年6月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:有调控作用的核苷酸序列,:有调控作用的核苷酸序列,包括位于编码区上游的包括位于编码区上游的RNARNA 聚合酶结合位点等。聚合酶结合位点等。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第五张,PPT共五十三页,创作于2022年6月原核细胞原核细胞真核细胞
5、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能够编码蛋白质的都由能够编码蛋白质的_和具有和具有调控作用的调控作用的_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思考思考编码相同数目氨基酸的蛋白质,原核编码相同数目氨基酸的蛋白质,原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗?细胞与真核细胞基因结构一样长吗?连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码第六张,PPT共五十三页,创作于2022年6月1 1、目的基因的获取、目的基因的获取2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因
6、导入受体细胞4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定基因工程基本操作的四个步骤基因工程基本操作的四个步骤第七张,PPT共五十三页,创作于2022年6月一、目的基因的获取一、目的基因的获取(一一)、目的基因主要是、目的基因主要是_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(二)、获取目的基因的常用方法有哪些(二)、获取目的基因的常用方法有哪些?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、人工合成请阅读请阅读P9P9第一和二两段第一和二两段第八张,PPT共五十三页,创作于2022年6月1
7、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DNA片断,导入到受体菌的群体中,各个受片断,导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,称体菌分别含有这种生物的不同基因,称为为基因文库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(如(如:cDNA文库)文库)(1 1).基因文库基因文库第九张,PPT共五十三页,创作于2022年6月第十一张,PPT共五十三页,创作于2022年6月基因组文库的构建基因组文库的构建(2 2).基因文库的构建方法基因文库的构建方法通过对受通过对受体菌的培体菌的培养
8、而储存养而储存基因基因第十二张,PPT共五十三页,创作于2022年6月 cDNA文库的构建文库的构建-反转录法:反转录法:以目的基因转以目的基因转录成的信使录成的信使RNARNA为模为模板,反转录成互补的板,反转录成互补的单链单链DNADNA,然后在酶,然后在酶的作用下合成双链的作用下合成双链DNADNA,从而获得所需的,从而获得所需的基因。基因。目的基因的目的基因的mRNAmRNA单链单链DNADNA反转录酶反转录酶DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNADNA(目的基因目的基因)第十三张,PPT共五十三页,创作于2022年6月基因组文库和部分基因组文库基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库
9、文库)比较比较第十四张,PPT共五十三页,创作于2022年6月(3 3)构建基因文库的目的)构建基因文库的目的 怎样从基因文库中得到我们所需的怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢目的基因呢?便于在便于在不知道目的基因核苷酸序列不知道目的基因核苷酸序列的情的情况下,获得所需的目的基因。况下,获得所需的目的基因。第十五张,PPT共五十三页,创作于2022年6月依据:目的基因的有关信息。依据:目的基因的有关信息。如:根据基因的核苷酸序列如:根据基因的核苷酸序列 基因的功能基因的功能 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等特性基
10、因翻译产物蛋白质等特性(4)从基因文库中得到目的基因的方法)从基因文库中得到目的基因的方法直接分离法直接分离法(鸟枪法鸟枪法)第十六张,PPT共五十三页,创作于2022年6月 概念:概念:PCRPCR全称为全称为_,是一项,是一项 在生物在生物_复制复制_的核酸合成技术的核酸合成技术 条件:条件:_、_、_ _、_._.原理:原理:_方式:以方式:以_方式扩增,即方式扩增,即_(n n为扩增循为扩增循 环的次数)环的次数)结果:结果:多聚酶链式反应多聚酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一
11、对引物DNADNA聚合酶聚合酶指数指数2 2n n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增2 2、利用、利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因第十七张,PPT共五十三页,创作于2022年6月过程:过程:a a、DNADNA变性变性(90-9590-95):双):双链链DNADNA模板在热作用下,模板在热作用下,_断裂,形成断裂,形成_b b、退火、退火(复性复性55-6555-65):):系统温度降低,系统温度降低,引物引物与与DNADNA模板模板结合,形成局部结合,形成局部_。c c、延伸、延伸(70-7570-75):在):在TaqTaq酶
12、酶的作用下,合成与模板互的作用下,合成与模板互补的补的_。氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链d.重复重复a.b.ca.b.c步骤:每重复一次,步骤:每重复一次,目的基因增加目的基因增加_倍倍一一第十八张,PPT共五十三页,创作于2022年6月过程:过程:第十九张,PPT共五十三页,创作于2022年6月PCR反应体系中目的基因成反应体系中目的基因成反应体系中目的基因成反应体系中目的基因成指数指数指数指数(2n n)形式扩增形式扩增形式扩增形式扩增第二十张,PPT共五十三页,创作于2022年6月DNA复制复制PCR技术技术场所场所原理原理条件条件解旋方式解旋方式酶酶特点特点结果结
13、果PCR技术扩增与技术扩增与DNA复制的比较复制的比较碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则四种脱氧核苷酸、模板、四种脱氧核苷酸、模板、酶、酶、ATP四种脱氧核苷酸、模四种脱氧核苷酸、模板、酶、板、酶、引物引物DNA在高温下变性解旋在高温下变性解旋解旋酶催化解旋解旋酶催化解旋半保留复制、半保留复制、边解边解旋变复制旋变复制半保留复制、半保留复制、全全解旋再复制解旋再复制体外复制体外复制主要在细胞核内主要在细胞核内大量的大量的DNA片段片段形成整个形成整个DNA分子分子热稳定的热稳定的DNA聚合酶聚合酶细胞内的细胞内的DNA聚合酶、解聚合酶、解旋酶、旋酶、DNA连接酶等
14、连接酶等第二十一张,PPT共五十三页,创作于2022年6月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基因的核苷酸序列基因的核苷酸序列目的基因目的基因化学合成化学合成推测推测推测推测3 3、人工合成法:、人工合成法:在在基因较小,核苷酸序列已知的情况下,基因较小,核苷酸序列已知的情况下,可以利用可以利用DNA合成仪人工合成合成仪人工合成化学法合成的目的化学法合成的目的基因含基因含内含子、启动子内含子、启动子和终止子和终止子吗?吗?第二十二张,PPT共五十三页,创作于2022年6月1.1.1.1.作用:作用:作用:作用:二二.基因表达载体的构建基因表达载体的构建-
15、核心核心IMNIMN2.2.组成:组成:使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代。传给子代。传给子代。传给子代。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。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。(3)(3)终止子:是使转录在需要的地方停止终止子:是使转录在需要的地方停止(4)(4)标记基因:是鉴别受体细胞中是否含有目的基因从而标记基因:是鉴别受体细胞中是否含有目的基因从而将含有目的基因的细胞筛选出来将含有目的基因的细胞筛选出来(2)(2)启动子:
16、是启动子:是RNA聚合酶识别和结合部位聚合酶识别和结合部位(1)(1)目的基因目的基因不同受体细胞,目的基因导入受体细胞的方法不同,不同受体细胞,目的基因导入受体细胞的方法不同,基因表达载体的构建有所差异。基因表达载体的构建有所差异。(5)复制原点:是转录和复制的起点。复制原点:是转录和复制的起点。第二十三张,PPT共五十三页,创作于2022年6月二、基因表达载体的构建二、基因表达载体的构建核心核心质粒质粒DNADNA分子分子限制酶处理限制酶处理两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA分子(重组质粒)分子(重组质粒)同一种同一种一个切口一个切口两个黏
17、性末端两个黏性末端复制原点复制原点+启动子启动子+目的基因目的基因+终止子终止子+标记基因标记基因第二十四张,PPT共五十三页,创作于2022年6月寻根问底:寻根问底:将生物的所有将生物的所有DNA直接导入受体细胞不是直接导入受体细胞不是更简便吗?如果这么做,结果会怎样?更简便吗?如果这么做,结果会怎样?有人采用总有人采用总DNA注射法进行遗传转化:即将一个生物中的注射法进行遗传转化:即将一个生物中的总总DNA提取出来,通过注射或花粉管通道法导入受体提取出来,通过注射或花粉管通道法导入受体细胞,没有进行表达载体的构建。细胞,没有进行表达载体的构建。这种方法针对性差,完全靠运气,也无法确定什么基
18、这种方法针对性差,完全靠运气,也无法确定什么基因导入了受体细胞。此法目前争议颇多,严格来说不因导入了受体细胞。此法目前争议颇多,严格来说不算基因工程。算基因工程。第二十五张,PPT共五十三页,创作于2022年6月资资料料:科学家在培育抗虫棉时,起初把苏云科学家在培育抗虫棉时,起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中,金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中,然后导入棉花的受精卵中,结果抗虫基因然后导入棉花的受精卵中,结果抗虫基因在棉花体内没有表达。在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入抗虫基因然后在插入抗虫基因的质粒中插入抗虫基因启动子启动子,导入棉花受精卵,长成的棉花植株还是没有抗
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