【课件】2023届高三生物一轮复习课件:基因工程的基本操作程序.pptx
《【课件】2023届高三生物一轮复习课件:基因工程的基本操作程序.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【课件】2023届高三生物一轮复习课件:基因工程的基本操作程序.pptx(64页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、基因工程1.目的基因的获取2.基因表达载体的构建3.将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定获取目的基因的常用方法:1.从基因文库中获取目的基因2.人工合成目的基因基因表达载体的组成:启动子+目的基因+终止子+标记基因植物细胞:农杆菌转化法(常用)、基因枪法、花粉管通道法动物细胞(受精卵):显微注射法微生物细胞:感受态细胞法检测方法:1.分子水平:DNA分子杂交法、分子杂交法、抗原抗体杂交法2.个体水平:抗虫鉴定抗病鉴定、活性鉴定等三.基因工程的基本操作程序原核细胞的基因结构非编码区 非编码区编码区编码区上游编码区下游与RNA聚合酶结合位点启动子 终止子不编码蛋白质编码蛋白质编码区(编码
2、序列)非编码区(非编码序列)原核细胞基因结构调控遗传信息表达的核苷酸序列,如启动子、终止子等复习:三.基因工程的基本操作程序编码区编码区非编码区 非编码区非编码区非编码区DNA聚合酶有关的酶RNA聚合酶mRNA前体mRNA单链DNAcDNA逆转录酶转录剪接逆转录复制启动子 启动子 终止子基因(以真核生物的逆转录过程为例)逆(反)转录法以mRNA为模板,反转录产生的目的基因中没有内含子、启动子和终止子。(目的基因)复习:三.基因工程的基本操作程序(1)目的基因指:主要是;也可以是;例如与生物抗性相关的基因、与优良品质相关的基因等(2)获取目的基因的常用方法:编码蛋白质的基因 具有调控作用的因子获
3、取方法从基因文库中获得利用PCR技术扩增人工合成法A.逆转录法B.化学合成法三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取(1)从基因文库中获取目的基因基因文库的概念: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,各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。基因文库的种类:。基因组文库:部分基因文库:含有一种生物的全部基因只包含了一种生物的部分基因,如:cDNA文库基因组文库和部分基因文库三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取文库类型 cDNA文库 基因组文库文库大小基因中启动子(具有启动作用的DNA片段)基因中内含子(位于编码蛋白质序列的非编码DNA片段)基因多少物种间的基因交
4、流小 大无 有无 有某种生物的部分基因某种生物的全部基因可以部分基因可以基因组DNA文库与cDNA文库的比较三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取基因文库的种类:。基因组文库和部分基因文库(2)人工合成法:逆转录法:即以作为模板,在酶的作用下合成,若要运用该方法获得人的胰岛素基因,则只能从人的细胞中提取到胰岛素的mRNA进行逆转录获取胰岛素基因;原因是。上述方法获得的胰岛素基因(cDNA)在基因结构的特点是。mRNA 逆转录cDNA胰岛B胰岛素基因只会在胰岛B细胞中表达,其他细胞中不表达基因只包括了编码区中的外显子序列,而没有非编码区和内含子序列三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获
5、取(2)人工合成法:化学合成法基因比较小且目的基因的核苷酸序列已知,可通过(填仪器)用直接人工合成A.蛋白质工程运用化学合成法合成目的基因的基本途径是.B.若是控制同一种蛋白质合成的目的基因,利用化学合成法合成的基因可能有(一种/多种);理由是。DNA合成仪化学方法预期蛋白质的功能设计预期蛋白质结构推测应有氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列遗传密码具有简并性或一种氨基酸可能由多个密码子决定多种三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取(2)人工合成法:化学合成法(能/不能)合成自然界不存在的新基因,使生物产生新的性状以满足人类的要求【易错积累】从基因组文库中获得的胰岛素基因(含内含子),若以
6、大肠杆菌作为受体细胞却未得到对应的胰岛素,其原因可能是。能胰岛素基因含内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出胰岛素三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取(3)利用PCR技术扩增目的基因概念:PCR全称为,是一项在生物(体内/体外)复制特定DNA片段核酸合成技术原理:。前提:要有一段,以便根据这一序列合成。引物的化学本质:是一小段;它是以为模板,在酶的作用下合成的聚合酶链式反应 体外DNA半保留复制已知目的基因的核苷酸序列引物DNA或RNA单链DNA单链引物【思考】合成引物时是否需要知道目的基因的所有的碱基序列?三.基因工程的基本操作程序1.目
7、的基因的获取两种引物的要求:。引物自身不能环化两种引物之间不能互补配对引物长度不宜过短,防止引物随机结合(3)利用PCR技术扩增目的基因三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取例.设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图),请分别说明理由。(1)第1组:;(2)第2组:。引物和引物局部发生碱基互补配对而失效引物自身内部部分碱基发生互补配对而失效三.基因工程的基本操作程序A.模板DNA:;B.分别与两条模板链相结合的种引物;C.原料:;D.酶:;E.控制温度(由控制)、PH值(由调节),但不需解旋酶。DNA的两条链两四种脱氧核苷酸Taq酶
8、(耐高温的DNA聚合酶)PCR扩增仪缓冲液循环过程(3)利用PCR技术扩增目的基因三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取循环过程变性模板DNA加热至900C以上时,模板DNA双链解聚为单链。复性温度下降到50左右,两种引物与模板DNA单链的互补序列配对结合。延伸温度上升到72,在Taq酶的作用下,以脱氧核苷酸为原料,以母链为模板,按碱基互补配对的原则,合成一条新的DNA链(3)利用PCR技术扩增目的基因三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取PCR反应的实验操作A.按配方将所需试剂摆放在实验桌上(准备)B.用微量移液器按配方在微量离心管中依次加入各组分(移液)C.盖严离心管口的盖子,
9、用手指轻轻弹击管壁(混合)D.将微量离心管放在离心机上(离心)E.将离心管放入PCR仪上,设置好PCR仪的循环程序(反应)循环数 循环数 变性 变性 复性 复性 延伸 延伸预变性 预变性 94C,94C,5 5min min 30 30次 次 4 4,30s 30s 55 55,30s 30s 72 72,1min 1min最后一次 最后一次 4 4,1min 1min 55 55,30s 30s 72 72,1min 1min(3)利用PCR技术扩增目的基因三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取总结:PCR技术和DNA复制的比较三.基因工程的基本操作程序PCR扩增过程中的循环图示与规律
10、循环过程(3)利用PCR技术扩增目的基因三.基因工程的基本操作程序1.目的基因的获取A.上一次循环的产物为下一循环的模板C.处于两引物之间的DNA序列呈指数增长B.有最初母链的两个DNA分子只含一个引物,其它子代DNA分子都为两个引物分子【归纳总结】(1)PCR技术扩增时需要适宜的温度和PH值,温度可以由自动调控,PH值由来调节。(2)DNA聚合酶只能特异性地复制处于之间的DNA序列,使其成指数倍增加(3)若一个DNA分子利用PCR扩增N次后,产生的2N个DNA分子,其中有个DNA分子只含有一个引物,个DNA分子中每个DNA分子都含有两种引物(4)通过N次复制产生的子代DNA分子中含有(如引物
11、I或引物II)的DNA分子占DNA分子总数的比为。(5)第轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段,占所得DNA分子的比例为。(2N-1)/2N两个引物PCR扩增仪缓冲液232N-21/4三.基因工程的基本操作程序例8.如图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向,请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向例9.若用PCR技术扩增图示目的基因,应选用的引物是。引物甲、引物丙三.基因工程的基本操作程序第_代出现完整的目的基因n代后,含引物的DNA分子有_个n代后,共消耗_个引物n代后,完整的目的基因有_个32n2n+1-22n-2n(3)利用PCR技术扩增目的基因时,需要加入两
12、种引物,原因是,在DNA聚合酶的作用下,两条子链的延伸方向都是。DNA聚合酶只能特异地复制处于之间的DNA序列,若这个过程中消耗了引物62个,则进行了轮的DNA复制。(4)目的基因能被准确扩增的原因是。DNA聚合酶只能从3端延伸DNA链,用两种引物才能确保DNA两条链同时被扩增两个引物从子链的5端向3端延伸5目的基因独特的双螺旋结构提供了精确的复制模板;碱基互补配对原则保证复制准确的进行(2n+1-2)=62三.基因工程的基本操作程序(5)从理论上讲,在PCR技术中,循环4次产生的DNA分子中,第四次循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为。(6)假设DNA片段有150个脱氧核苷酸对,若D
13、NA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸有70个,则5次循环,需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸个(不考虑引物所对应的片段)(7)假设DNA片段有200个脱氧核苷酸对,经3次扩增后,从理论上计算,除需要引物14个外(注:每个引物中含有20个脱氧核苷酸),还需要游离的脱氧核苷酸个。15/1624802520(2n-1)T(2n-1)400-2014(2n+1-2)=14三.基因工程的基本操作程序(9)用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增,设计了引物、,其连接部位如下图所示,X为某限制酶识别序列。扩增得到的绝大部分DNA片段是图A-D中的()D三.基因工程的基本操作程序(1)构建目的:;。(2)构建过程:2.基因表
14、达载体的构建基因工程的核心:同种限制酶如果使用两种限制酶同时切割目的基因和质粒,有何优点?。若只考虑两两连接,质粒和目的基因至少可以连接种;即。可防止目的基因和质粒自身环化以及目的基因与运载体的反向连接3目的基因-目的基因、质粒-质粒、目的基因-质粒使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代。使目的基因能够表达和发挥作用三.基因工程的基本操作程序(3)基因表达载体的组成及作用:目的基因:能控制表达所需要的特殊性状。启动子作用:。终止子:使终止的特殊结构的DNA片段。标记基因:种类:。作用:。复制原点:。转录四环素抗性基因,卡那霉素抗性基因,氨苄青霉素抗性基因等抗生素抗性基因用于鉴别和
15、筛选含有目的基因的受体细胞DNA分子复制的起点启动子具有物种和组织特异性。即只有使用受体生物自身基因的启动子才能比较有利于基因的表达。如:构建在水稻胚乳细胞内表达的表达载体需要选择的启动子是。水稻胚乳细胞启动子是RNA聚合酶识别和结合位点,驱动基因转录出mRNA2.基因表达载体的构建基因工程的核心:三.基因工程的基本操作程序(1)转化:指。(2)常用的受体细胞:原核生物:。真核生物:。(3)将目的基因导入受体细胞的原理:。(4)常用的方法:植物细胞:。动物细胞:。微生物细胞:。酵母菌和动植物细胞等借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径大肠杆菌枯草杆菌土壤农杆菌等农杆菌转化法显微注射法感受体细胞法目的基因
16、进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程3.将目的基因导入受体细胞:三.基因工程的基本操作程序A.农杆菌转化法农杆菌特点:易感染植物,对大多数植物没有感染能力。原理:Ti质粒上的可以转移到受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上。【易错积累】a.农杆菌的作用是。b.用农杆菌感染时,优先选择(受伤的/完好的)叶片与重组质粒的农杆菌培养,选用该叶片的理由是。双子叶植物和裸子 单子叶T-DNA感染植物细胞,把目的基因插入到植物细胞的染色体的DNA上受伤的叶片伤口处的细胞可释放大量的酚类物质,可吸引农杆菌3.将目的基因导入受体细胞:三.基因工程的基本操作程序c.若要利用农杆菌转化法转化单
17、子叶植物细胞,可采取添加,其目的是。d.利用Ti质粒构建重组质粒的目的是:。酚类物质吸引农杆菌移向受体细胞,有利于目的基因成功转化将目的基因插入到Ti质粒上的T-DNA上,利用其将目的基因导入受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上,使目的基因的遗传特性稳定维持和表达A.农杆菌转化法3.将目的基因导入受体细胞:三.基因工程的基本操作程序农杆菌转化法过程:Ti质粒目的基因构建表达载体导入植物细胞插入 植物细胞染色DNA表达新性状导入农杆菌A.农杆菌转化法3.将目的基因导入受体细胞:三.基因工程的基本操作程序B.在植物授粉后一定时间内,剪去柱头,将DNA溶液滴在花柱切面,使目的基因通过花粉管通道进入
18、胚囊。如A.用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中;花粉管通道法我国科学家独创的将Bt 基因导入棉花细胞的方法2.转化的受体细胞(1)将目的基因导入植物细胞C.实例:将Bt基因导入棉花细胞三.将目的基因导入受体细胞方法:。受体细胞:。显微注射技术受精卵B.将目的基因导入动物细胞【思维拓展】为什么受体细胞选受精卵而不是正常体细胞?。受精卵具有全能性且体积大,易操作;而动物体细胞的全能性受限3.将目的基因导入受体细胞:三.基因工程的基本操作程序提纯含目的基因表达载体取卵显微注射受精卵发育受精卵移植到子宫新性状动物早期胚胎过程:B.将目的基因导入动物细胞3.将目的基因导入受体细胞:三.基
19、因工程的基本操作程序C.将目的基因导入微生物细胞常用法:.常用菌:。微生物作为受体细胞的原因是。过程:Ca2+处理细胞感受态细胞表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNACa2+处理法(感受态细胞法)大肠杆菌繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少受体细胞用Ca2+处理的目的是。用Ca2+处理受体细胞是通过改变的通透性来完成使其变为感受态细胞,容易吸收周围环境中的DNA分子细胞膜3.将目的基因导入受体细胞:三.基因工程的基本操作程序(1)检测和鉴定,它是目的基因能否在个体内稳定遗传的关键,采用的技术是。是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步,该过程采用的技术是。检测目的基因是否成功翻译出蛋白质A.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 课件 2023 届高三 生物 一轮 复习 基因工程 基本 操作 程序
限制150内