1-2基因工程的基本操作程序(新)XXXX(2)bww.pptx
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1、1、结合图,判断下列有关基因工程的工具酶功能的叙、结合图,判断下列有关基因工程的工具酶功能的叙述,正确的是述,正确的是 ()。A切断切断a处的酶为限制性核酸内切酶处的酶为限制性核酸内切酶B连接连接a处的酶为处的酶为DNA聚合酶聚合酶C切断切断b处的酶为限制性核酸内切酶处的酶为限制性核酸内切酶D切断切断c处的为限制性核酸内切酶处的为限制性核酸内切酶cADNADNA连接酶连接酶解旋酶解旋酶DNADNA水解酶水解酶1.2 基因工程的基本操作程序 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序一、目的基因的一、目的基因的获取获取二、基因表达二、基因表达载体的构建载体的构建三、将目的基因三、将目的基因导入
2、导入受体细胞受体细胞四、目的基因的四、目的基因的检测检测与与鉴定鉴定一、目的基因的获取一、目的基因的获取主要是编码蛋白质的主要是编码蛋白质的结构基因结构基因2 2、获取方法:、获取方法:1 1、目的基因、目的基因: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1 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:基因文库基因文库: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DNADNA片段片段,导入导入受体受体菌菌的群体中储存的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因基因,称为基因文库称为基因文库(gene library
3、)(gene library)分类:分类:基因组文库基因组文库:包含了一种生物包含了一种生物所有所有的基因的基因文库的基因的基因文库。构建方法:构建方法:限制酶切法限制酶切法部分基因文库(如部分基因文库(如cDNAcDNA文库文库):):包含了一种生物的包含了一种生物的一部一部分分基因的基因文库。基因的基因文库。构建方法:构建方法:逆转录法逆转录法限制酶切法(限制酶切法(鸟枪法鸟枪法或或散弹射击法散弹射击法)用限制酶切断用限制酶切断成许多片段成许多片段某生物体内某生物体内全部全部DNADNA 许多许多DNADNA片段片段受体菌群体受体菌群体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
4、限制酶限制酶与运载体连接与运载体连接 导入导入基因组文库基因组文库某种生物某个时期的某种生物某个时期的mRNAmRNAcDNAcDNA反转录反转录受体菌群体受体菌群体与运载体连接与运载体连接 导入导入部分基因文库部分基因文库(cDNA文库)文库)外显子内含子与RNA聚合酶结合位点编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点编码区原核生物基因原核生物基因真核生物基因真核生物基因RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶AGGTCACGTCGAGGTCACGTCGTCCAGTGCAGCTCCAGTGCAGCAGGUCACGUCGAGGUCACGUCG一个典型的原核细胞基因结构示意图一个典
5、型的原核细胞基因结构示意图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编码区编码区编码区TCCAGTTCCAGTAGGTCAAGGTCAAGAAGATCTTCTmRNA多多多多 肽肽肽肽 链链链链与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点外显子外显子内含子内含子12345编码区下游编码区下游编码区下游编码区下游非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区转录转录mRNAmRNA前体前体加工加工成熟成熟mRNAmRNA翻译翻译肽链肽链一个典型的真核细胞基因结构示意图一个典型的真核细胞基因结构示意图一、目的基因的获取一、目的基因的获取主要是编码蛋白质的主要是编码蛋白质的
6、结构基因结构基因2 2、获取方法:、获取方法:1 1、目的基因、目的基因: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2 2)利用)利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因2、利用利用PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因 概念:概念:聚合酶链式反应聚合酶链式反应,在生物体外复制特,在生物体外复制特定定DNADNA片段的核酸合成技术。可以获得大量的目片段的核酸合成技术。可以获得大量的目的基因。的基因。条件:条件:_、_ _、_(_(做启动子做启动子)、_ _ _._.原理:原理:_DNADNA复制复制模板模板DNADNA四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物热稳定热稳定
7、DNADNA聚合酶聚合酶利用利用PCRPCR技术扩增技术扩增循环循环变性变性退火退火延伸延伸方式:方式:以以_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)指数指数2 2n n利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因过程:过程:使使目的基因目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增的片段在短时间内成百万倍地扩增结果:结果:加热至:加热至9095,使,使DNA解旋;解旋;:冷却到:冷却到5560,2个引物分别与个引物分别与DNA单链结合;单链结合;:加热至:加热至7075,热稳定,热稳定DNA聚合酶开始互补链聚合酶开始互补链的合成。的合成。氢氢键断裂键断裂与体内
8、与体内DNA复制的区别:复制的区别:不需要解旋酶;:不需要解旋酶;:需加入引物:需加入引物 (前提:已知目的基因的核苷酸序列,以便合成引物)(前提:已知目的基因的核苷酸序列,以便合成引物):需热稳定:需热稳定DNA聚合酶聚合酶(Taq酶酶);与体内与体内DNA复制的相同点:复制的相同点:(1)模板:均需要脱氧核苷酸双链作为模板模板:均需要脱氧核苷酸双链作为模板(2)原料:均为四种脱氧核苷酸原料:均为四种脱氧核苷酸(3)酶:均需酶:均需DNA聚合酶聚合酶(4)引物:都需要引物,引物:都需要引物,使使DNA聚合酶从引物的聚合酶从引物的3端开始连接脱氧核苷酸端开始连接脱氧核苷酸一、目的基因的获取一、
9、目的基因的获取主要是编码蛋白质的主要是编码蛋白质的结构基因结构基因2 2、获取方法:、获取方法:1 1、目的基因、目的基因:3 3)化学方法人工合成)化学方法人工合成DNADNA合成仪合成仪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2 2)利用)利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因3、人工合成法 在基因较小,核苷酸序列已知的在基因较小,核苷酸序列已知的前提前提下下,可,可以利用以利用DNADNA合成仪人工合成合成仪人工合成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
10、测推测思考:思考:化学法合化学法合成的目的基因含成的目的基因含内含内含子、启动子和终止子子、启动子和终止子吗?吗?二二.基因表达载体的构建基因表达载体的构建1、载体载体构建目的:构建目的:2 2、基因表达载体的组成、基因表达载体的组成启动子启动子+目的基因目的基因+终止子终止子+标记基因标记基因-核心核心(P11)同时使目的基因能够同时使目的基因能够表达和表达和发挥作用。发挥作用。使目的基因在受体细胞内使目的基因在受体细胞内稳定存稳定存在在,并且,并且可以遗传可以遗传给下一代,给下一代,表达载体启动子:启动子:终止子:终止子:位置位置:首端首端本质本质:DNA功能功能:有与有与RNA聚合聚合酶
11、结合的位点,酶结合的位点,能驱动转录能驱动转录位置位置:尾端尾端本质本质:能终止转录能终止转录3、基因表达载体的构建过程特别提醒特别提醒该过程把三种工具该过程把三种工具(两种工具酶、一种载两种工具酶、一种载体体)全用上了,是全用上了,是最核心、最关键最核心、最关键的一步,在体外进行。的一步,在体外进行。思考:思考:如果用同一种限制性内切酶,如果用同一种限制性内切酶,处理质粒和目的基因,并将产物处理质粒和目的基因,并将产物放在一起用连接酶连接它们,最放在一起用连接酶连接它们,最后可以产生多少种环状的后可以产生多少种环状的DNA分分子?子?你认为它们是怎么组成的?你认为它们是怎么组成的?三、将目的
12、基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞2、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。1、常用的受体细胞:、常用的受体细胞:动物、植物、微生物。动物、植物、微生物。(1 1).将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞1)农杆菌转化法)农杆菌转化法三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞最常用最常用方法、经济有效方法、经济有效3、转化、转化的概念:的概念:目的基因目的基因进入进入受体细胞内并在受体细胞受体细胞内并在受体细胞中中维持稳定和表达维持稳定和
13、表达的过程。的过程。4、转化的方法:、转化的方法:1 1)农杆菌转化法)农杆菌转化法 适用范围:适用范围:双子叶双子叶植物和植物和裸子裸子植物;植物;(2)(2)原理:原理:TiTi质粒质粒上的上的T-DNAT-DNA可以可以转移到受体细胞,并整合到受体转移到受体细胞,并整合到受体细胞染色体的细胞染色体的DNADNA上。上。三、目的基因导入受体细胞三、目的基因导入受体细胞构建基因表达载体构建基因表达载体转入转入农杆菌农杆菌植物细胞植物细胞导入导入稳定维持和表达稳定维持和表达过程:过程:(1 1).将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞1)农杆菌转化法)农杆菌转化法2)基因枪法)基因枪法3
14、)花粉管通道法)花粉管通道法三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞最常用最常用方法、经济有效方法、经济有效单子叶植物常用、准确但单子叶植物常用、准确但成本高成本高我国独创、我国独创、简便经济简便经济3、转化、转化的概念:的概念:目的基因目的基因进入进入受体细胞内并在受体细胞受体细胞内并在受体细胞中中维持稳定和表达维持稳定和表达的过程。的过程。4、转化的方法:、转化的方法:(2 2).将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞-显微注射技显微注射技术术2 2)将目的基因导入动物细胞)将目的基因导入动物细胞1.1.方法:方法:显微
15、注射技术显微注射技术2.2.受体细胞:受体细胞:受精卵受精卵 3.3.程序程序:目的基因表达载体提纯目的基因表达载体提纯 取卵(受精卵)取卵(受精卵)显微注射显微注射 受精卵受精卵 新性状动物新性状动物(1 1).将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞1)农杆菌转化法)农杆菌转化法2)基因枪法)基因枪法3)花粉管通道法)花粉管通道法三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞(2 2).将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞(3 3).将目的基因导入微生物细胞将目的基因导入微生物细胞-Ca2+处处理理-显微注射技显微注射技
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