生物基因工程的基本操作程序23课时.ppt
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1、现代生物科技专题现代生物科技专题现代生物科技专题现代生物科技专题1.2基因工程的基本操操 作作 程程 序序v目的基因的获取v基因表达载体的构建v将目的基因导入受体细胞v目的基因的表达和检测基因工程的基本操作程序1)反转录法:)反转录法:蛋白质蛋白质的氨基的氨基酸序列酸序列mRNAmRNA的核苷的核苷酸序列酸序列结构基因结构基因的核苷酸的核苷酸序列序列目的目的基因基因推测推测推测推测化学化学合成合成2)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法法:人人工工合合成成目目的的基基因因v目的基因的获取cDNA2 2 2 2、从、从、从、从基因文库基因文库基因文库基因文库中获取中获取中获
2、取中获取(基因序列基因序列基因序列基因序列未未未未知知知知)基因文库基因文库基因组文库基因组文库部分基因文库如:部分基因文库如:cDNAcDNA文库文库文库文库v目的基因的获取5 5/3 3/G GG GT TC C3 3/5 5/G GA AC CC C聚焦二:目的基因的获取方法聚焦二:目的基因的获取方法 5 5/3 3/5 5/3 3/5 5/3 3/G GG GT TC C3 3/5 5/G GA AC CC C5 5/3 3/引物引物G GG G高温高温变性变性低温低温复性复性中温中温延伸延伸5 5/3 3/A AG G引物引物聚焦二:目的基因的获取方法聚焦二:目的基因的获取方法 5
3、5/3 3/5 5/3 3/90-9555-6570-753 3 3 3、利用、利用、利用、利用PCRPCRPCRPCR技术技术技术技术扩增扩增扩增扩增目的基因目的基因目的基因目的基因聚合酶链式反应聚合酶链式反应v目的基因的获取过程:过程:a a、DNADNA变性变性(90-9590-95):双链):双链DNADNA模板模板 在热作用下,在热作用下,_断裂,形成断裂,形成_b b、复性、复性(55-6555-65):系统温度降低,引):系统温度降低,引 物物与与DNADNA模板结合,形成局部模板结合,形成局部_。c c、延伸、延伸(70-7570-75):在):在TaqTaq酶的作用下,酶的作
4、用下,合成与模板互补的合成与模板互补的_。氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链PCR扩增仪扩增仪 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:_、_、_ _、_._.等等原理: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:聚合酶链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物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
5、因的片段在短时间内成百万倍地扩增要有一段已知目的基因的核苷酸序列(前提条件)要有一段已知目的基因的核苷酸序列(前提条件)P PC CR R技技术术1 1、PCRPCR是一种体外迅速扩增是一种体外迅速扩增DNADNA片段的技术。片段的技术。PCRPCR过程一般过程一般经历下述三十多次循环:经历下述三十多次循环:9595下使模板下使模板DNADNA变性、解链变性、解链5555下复性(引物与下复性(引物与DNADNA模板链结合)模板链结合)7272下引物链下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCRPCR过程的叙过程的叙述中述中不正确不正确的是的是A A
6、变性过程中破坏的是变性过程中破坏的是DNADNA分子内碱基对之间的氢键,也分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现可利用解旋酶实现B B复性过程中引物与复性过程中引物与DNADNA模板链的结合是依靠碱基互补配模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成对原则完成C C延伸过程中需要延伸过程中需要DNADNA聚合酶、聚合酶、ATPATP、四种核糖核苷酸、四种核糖核苷酸D DPCRPCR与细胞内与细胞内DNADNA复制相比所需要酶的最适温度较高复制相比所需要酶的最适温度较高C2、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个个脱氧核苷酸对,其中腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷
7、酸对,其中腺嘌呤脱氧核苷酸460 个),个),放入放入DNA扩增仪中扩增扩增仪中扩增4代,那么,在扩增仪中应代,那么,在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是A540 个个 B7560个个 C8100 个个 D17280 个个C获取目的基因的常用方法有哪些获取目的基因的常用方法有哪些?(2 2)从基因文库中获取)从基因文库中获取目的基因序列目的基因序列未未知知(3 3)利用)利用PCRPCR技术扩增技术扩增目的基因序列目的基因序列已已知知(1 1)人工合成)人工合成-目的基因不是很大且目的基因不是很大且已知已知序列序列v目的基因的获取3 3、下列属于获取目的基因的方
8、法的是、下列属于获取目的基因的方法的是()()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 人工化学合成人工化学合成A.B.C.D.A.B.C.D.4 4、在基因工程技术中,下列方法与目的基因获得、在基因工程技术中,下列方法与目的基因获得无关的是无关的是A.A.辐射诱变法辐射诱变法 B.B.从基因文库中获取从基因文库中获取 C.C.反转录法反转录法 D.D.人工合成法人工合成法 科学家在培育抗虫棉时,经历了多次失败,才科学家在培育抗虫棉时,经历了多次失败,才获得成功。
9、获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质起初把苏云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,结果抗虫基因在粒中,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。棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子启动子(抗抗虫基因首端虫基因首端),导入棉花受精卵,长成的棉花植株,导入棉花受精卵,长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入因的质粒中插入终止子终止子(抗虫基因末端抗虫基因末端),导入棉花,导入棉花受精卵,结果成长的植株,有了抗虫能力。受精卵,
10、结果成长的植株,有了抗虫能力。资资 料料:聚焦三:基因表达载体的构建聚焦三:基因表达载体的构建作为基因表达载体,只需含有目的基因就可以完成任务吗?作为基因表达载体,只需含有目的基因就可以完成任务吗?为什么?为什么?v基因表达载体基因表达载体的构建 基因表达基因表达载体的构建是基因工程的核载体的构建是基因工程的核心,其目的是心,其目的是使使目的基因目的基因在受体细胞中在受体细胞中稳定存在稳定存在,并且,并且可以遗传可以遗传给下一代,同给下一代,同时使目的基因能够时使目的基因能够表达和发挥作用表达和发挥作用。v基因表达载体基因表达载体的构建基因表达载体基因表达载体的模式图的模式图的模式图的模式图抗
11、生素抗生素抗生素抗生素抗性抗性抗性抗性基因基因基因基因uu基因表达除含有基因表达除含有基因表达除含有基因表达除含有目的基因目的基因目的基因目的基因外,还需外,还需外,还需外,还需要哪些元件?要哪些元件?要哪些元件?要哪些元件?启动子启动子启动子启动子终止子终止子终止子终止子标记基因标记基因标记基因标记基因一一 原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构编码区编码区编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区编码区上游编码区上游编码区上游编码区上游编码区下游编码区下游编码区下游编码区下游调控遗传信息的表达调控遗传信息的表达(调控序列调控序列)编码蛋白质编码蛋白质(编码序
12、列编码序列)一一 原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构编码区编码区编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点RNA聚合酶是一种聚合酶是一种蛋白蛋白质质,能,能识别并与调控序识别并与调控序列列中的中的结合位点结合结合位点结合,能能催化催化DNA转录为转录为RNA启动子终止子启动子: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,它是片断,它是RNARNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNAmRNA,最终获得蛋白质,最终获得蛋白质
13、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,能终止片断,能终止mRNAmRNA的转录的转录一一 原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构与与RNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶A G G T C A C G T C GA G G T C A C G T C GT C C A G T G C A G CT C C A G T G C A G CA G G U C A C G U C GA G G U C A C G U C GRNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶启动子终止子二二 真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构编码区编码
14、区编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区非编码区调控遗传信息的表达调控遗传信息的表达调控遗传信息的表达调控遗传信息的表达(调控序列调控序列调控序列调控序列)外显子外显子外显子外显子(能编码蛋白质能编码蛋白质能编码蛋白质能编码蛋白质)内含子内含子内含子内含子(不能编码蛋白质不能编码蛋白质不能编码蛋白质不能编码蛋白质)启动子终止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 原核细胞与真核细胞的
15、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原核细胞不具有剪切、拼接原核细胞不具有剪切、拼接原核细胞不具有剪切、拼接原核细胞不具有剪切、拼接mRNAmRNA的能力,所以真核细胞的能力,所以真核细胞的能力,所以真核细胞的能力,所以真核细胞的基因不能在原核细胞的受体细胞中正确表达的基因不能在原核细胞的受体细胞中正确表达的基因不能在原核细胞的受体细胞中正确表达的基因不能在原核细胞的受体细胞中正确表达成熟成熟mRNA反转录反转录反转录法合成目的基因反转录法合成目的基因cDNAcDNAcDNA不含非编码区的启动子、终止子不含非编码区的启动子、终止子 不含编码区
16、的内含子不含编码区的内含子基因表达载体的组成:基因表达载体的组成:目的:使目的基因在受体细胞中稳定存目的: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,同时使目在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。的基因能够表达和发挥作用。聚焦三:基因表达载体的构建聚焦三:基因表达载体的构建a a、目的基因、目的基因b b、启动子、启动子c c、终止子、终止子d d、标记基因、标记基因e、复制原点复制原点基因的运载体、目的基因、启动子、终止子和基因的运载体、目的基因、启动子、终止子和标记基因标记基因 等都是等都是DNA片断,如何将它们连接起来?片断,如何将它们连接起来?质粒质粒目
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- 生物 基因工程 基本 操作 程序 23 课时
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