DNA重组技术的基本步骤(PPT61页)44454.ppt
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1、1.2基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序u目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定u目的基因的获取目的基因的获取u基因表达载体的构建基因表达载体的构建u将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞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:位于基因的首端的一段特殊的位于基因的首端的一段特殊的DNADNA片断,片断,它是它是RNARNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转
2、录出动基因转录出mRNAmRNA,最终获得蛋白质,最终获得蛋白质终止子: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片断,片断,能终止能终止mRNAmRNA的转录的转录RNARNA聚合酶聚合酶:能够识别启动子上结合位点的一种能够识别启动子上结合位点的一种蛋白质蛋白质.RNA RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点,聚合酶能够识别调控序列中的结合位点,并与其结合。并与其结合。转录开始后,转录开始后,RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA分子移动,并分子移动,并以以DNADNA分子的一条链为模板合成分子的一条链为模板合成RNARNA。转录完毕后,转录完毕后,RNAR
3、NA链释放出来,紧接着链释放出来,紧接着RNARNA聚聚合酶也从合酶也从DNADNA模板链上脱落下来。模板链上脱落下来。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 基因基因结构结构有调控遗传信息表达的核有调控遗传信息表达的核 苷酸序列苷酸序列.包括启动子和终止子包括启动子和终止子2.2.真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区内含子内含子 外显子外显子 转录转录mRNAmRNA前体前体加工加工翻译
4、翻译肽链肽链启动子启动子终止子终止子成熟成熟mRNAmRNA能够编码蛋白质的序列。能够编码蛋白质的序列。不能够编码蛋白质的序列。不能够编码蛋白质的序列。外显子外显子:内含子内含子: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(启动子)。聚合酶结合位点(启动子)。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
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_和具和具有调控作用的有调控作用的_区组成的区组成的3 3、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思考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1 1、什么是目的基因?、什么是目的基因?2 2、获取目的基因的方法有哪些?其操、获取目的基因的方法有哪些?其操作过程分别是怎样的?作过程分别是怎样的?请阅读请阅
6、读P9P9第一和二第一和二两段两段1 1、目的基因概念:、目的基因概念:主要指的是主要指的是编码蛋白质的结构基因。编码蛋白质的结构基因。也也可以是一些具有调控作用的因子。可以是一些具有调控作用的因子。2 2、目的基因获取方法:、目的基因获取方法:、从从基因文库基因文库中获取目的基因中获取目的基因、利用利用PCRPCR技术技术扩增目的基因扩增目的基因、化学方法直接化学方法直接人工合成人工合成、从、从基因文库基因文库中获取目的基因中获取目的基因基因文库基因文库 基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库基因文库的构建过程基因文库的构建过程限制酶限制酶拼接到载体上拼接到载体上导入受体细胞扩增导入受
7、体细胞扩增将含有某种生将含有某种生物不同基因的许物不同基因的许多多DNADNA片断片断,导入导入到到受体菌的群体受体菌的群体中中,各个受体菌各个受体菌分别含有这种生分别含有这种生物的不同基因物的不同基因,称为基因文库。称为基因文库。基因组文库基因组文库cDNAcDNA文库的构建文库的构建-反转录法:反转录法:以目的基因转录以目的基因转录成的信使成的信使RNARNA为模板,为模板,反转录成互补的单链反转录成互补的单链DNADNA,然后在酶的作用,然后在酶的作用下合成双链下合成双链DNADNA,从而,从而获得所需的基因。获得所需的基因。目的基因的目的基因的mRNAmRNA单链单链DNADNA反转录
8、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)基因文库的构建过程基因文库的构建过程真核生物的基因用逆转录法得到真核生物的基因用逆转录法得到的的cDNA与原基因相同吗?有哪些差异与原基因相同吗?有哪些差异?原核生物基因呢?原核生物基因呢?思考?思考?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文库文库)比较比较怎样从基因文库中得到我怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢们所需的目的基因呢?如何从基因文库中找到所需要的基因?如何从基因文库中找到所需要的基因?依据依据-目的基因的有关信息。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
9、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。基因翻译产物蛋白质等特性。构建基因组构建基因组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、tRNA目的基因可从基因文库中获得,下列有关基因文库的描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,导入某个生片段,导入某个生物
10、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、利用利用PCRPCR技术技术扩增目的基因扩增目的基因PCRPCR的全称:的全称:聚合酶链式反应聚合酶链式反应PCRPCR的原理:的原理:DNA DNA复制复制 PCRPCR技术扩增目的基因的前提条件:技术扩增目的基因的前提条件:要有一段已知的目的基因的核苷酸序列。要有一段已知的目的基因的核苷酸序列。选修选修3、P58模板模板原料原料引物引
11、物 酶酶控制温度控制温度利用利用PCRPCR技术技术扩增目的基因扩增目的基因目的基因目的基因DNADNA四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸如单链如单链DNADNA分子片段,使分子片段,使DNADNA聚合酶能够从引物的聚合酶能够从引物的33端开始连端开始连接脱氧核苷酸接脱氧核苷酸耐热的耐热的DNADNA聚合酶聚合酶PCRPCR仪自动调控仪自动调控PCRPCR的条件:的条件:过程:过程:a a、DNADNA变性变性(90-9590-95):):双链双链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
12、物引物与与DNADNA模模板结合,形成局部板结合,形成局部_。c c、延伸、延伸(70-7570-75):在):在TaqTaq酶酶的作用下,合成与模板的作用下,合成与模板互补的互补的_。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:每重复一步骤:每重复一次,目的基因增加次,目的基因增加_倍倍一一1.加热至加热至95摄氏度的目的是使摄氏度的目的是使DNA中的中的断裂,这一过程在细胞内是通过断裂,这一过程在细胞内是通过的的作用来完成的。作用来完成的。2.当温度降低时,引物与模板末端结合,在当温度降低时,引物与模板末端结合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模
13、板延伸,最聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最后合成后合成2个个DNA分子,此过程中的原料分子,此过程中的原料是是,遵循的原则是,遵循的原则是。3.Taq酶的特点是(酶的特点是()A.耐强酸耐强酸B.耐强碱耐强碱C.耐高温耐高温D.最适温度最适温度37摄氏度摄氏度4.请指出请指出PCR技术与技术与DNA复制过程的区别复制过程的区别解旋酶解旋酶C脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基互补配对原则碱基互补配对原则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
14、四种脱氧核苷酸、模四种脱氧核苷酸、模板、酶、板、酶、ATP四种脱氧核苷酸、四种脱氧核苷酸、模板、酶、模板、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、边解旋变复制边解旋变复制半保留复制、半保留复制、全解旋再复制全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、聚合酶、解旋酶、解旋酶、DNA连接酶等连接酶等用化学方法直接用化学方法直接人工合成人工合成条件:条件:基因基因较小较小,核苷酸序列,核苷酸序列已知已知。蛋白
15、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化学法合成的目化学法合成的目的基因含的基因含内含子、启内含子、启动子和终止子动子和终止子吗?吗?反转录法反转录法目的基因的信使目的基因的信使RNARNA目的基因目的基因化学合成法化学合成法肽链氨基酸序列肽链氨基酸序列信使信使RNARNA序列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合成合成人工合成法(人工合成法(真核生物真核生物)推测推测推测推测单链单链DNADNA合成合成2 2、下列属于获取目的基因的方法的是、下列属于获取目的基因的
16、方法的是()()利用利用mRNAmRNA反转录形成反转录形成 从基因组文库中提取从基因组文库中提取从受体细胞中提取从受体细胞中提取 利用利用PCRPCR技术技术 利用利用DNADNA转录转录 人工合成人工合成A.B.C.D.A.B.C.D.1在已知基因的核苷酸序列的情况下,获取目的在已知基因的核苷酸序列的情况下,获取目的基因的最方便方法是基因的最方便方法是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3 3、在基因工程中,把选出的一个目的基因(共在基因工程中,把选出的一个目的基因(共10001000个脱氧核苷酸对,其中腺嘌岭脱氧核
17、苷酸是个脱氧核苷酸对,其中腺嘌岭脱氧核苷酸是460460个)放入个)放入DNADNA扩增仪中扩增扩增仪中扩增4 4次,那么,在扩增次,那么,在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是(仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是()个)个A.540B.8100C.17280D.75604 4、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DNADNA分分子片段为子片段为ATGTGATGTGTACACTACAC,要使其数量增多,可用,要使其数量增多,可用PCRPCR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是 双链双链DNADNA分子为模板分子为模
18、板 ATGTG ATGTG或或TACACTACAC模板链模板链 四四种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸 四种核苷酸四种核苷酸 DNA DNA聚合酶聚合酶 热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶引物引物 温度变化温度变化 恒温恒温A A B BC C D DD5、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PCR技术技术扩增目的基因扩增目的基因反转录法反转录法通过通过DNA合成仪利合成仪利用化学方法人工合成用化学方法人工合成ABC DD(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
19、,露出露出_。(2 2)用)用_ _ _切断切断目的基因,使其产生目的基因,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 DNA DNA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: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
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