【優(yōu)化方案】高中生物 專題1 1.2 基因工程的基本操作程序課件 蘇教版選修3.ppt

1 2基因工程的基本操作程序 課標(biāo)領(lǐng)航1 闡述基因工程的原理 2 掌握并理解基因工程的基本操作程序 3 嘗試設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過(guò)程 重點(diǎn) 基因工程的原理及基本操作程序 難點(diǎn) 基因文庫(kù) pck擴(kuò)增過(guò)程 目的基因的檢測(cè) 看到這幅圖 聯(lián)系基因工程 你有何感想 讓植物和動(dòng)物合為一體可能不好實(shí)現(xiàn) 但我們能不能通過(guò)基因工程技術(shù) 讓這一愿望實(shí)現(xiàn)呢 實(shí)際上 基因工程技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了人們的許多看似異想天開的愿望或構(gòu)想 情景導(dǎo)航 核心要點(diǎn)突破 基礎(chǔ)自主梳理 知能過(guò)關(guān)演練 1 2基因工程的基本操作程序 基礎(chǔ)自主梳理 一 基因工程的基本操作程序1 目的基因的獲取 2 的構(gòu)建 3 將目的基因?qū)?4 目的基因的檢測(cè)與鑒定 基因表達(dá)載體 受體細(xì)胞 二 目的基因的獲取1 目的基因 主要是指編碼 的結(jié)構(gòu)基因 2 獲取方法 1 從基因文庫(kù)中獲取 基因文庫(kù) 將含有某種生物不同基因的許多 片段 導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存 各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同基因 蛋白質(zhì) dna 所有 思考感悟1 怎樣從基因文庫(kù)中得到我們需要的目的基因 提示 可以根據(jù)目的基因的有關(guān)信息 例如 根據(jù)基因的核苷酸序列 基因的功能 基因在染色體上的位置 基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mrna 以及基因的翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性來(lái)獲取目的基因 2 利用pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因 復(fù)制特定dna片段 雙鏈復(fù)制 引物 單鏈 dna聚合酶 3 人工合成法 如果基因較小 核苷酸序列又已知 可以通過(guò)dna合成儀用化學(xué)方法直接人工合成 目的基因 目的基因 首端 rna聚合酶 終止子 2 功能 1 使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在 并且可以遺傳給下一代 2 使目的基因 表達(dá)和發(fā)揮作用 能夠 思考感悟2 如何把導(dǎo)入了目的基因的受體細(xì)胞篩選出來(lái) 提示 以四環(huán)素抗性基因?yàn)槔?程序如下 四 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1 轉(zhuǎn)化 進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi) 并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和 的過(guò)程 2 導(dǎo)入植物細(xì)胞 1 方法 基因槍法 花粉管通道法 2 農(nóng)桿菌特點(diǎn) 易感染雙子葉植物和祼子植物 ti質(zhì)粒上的 可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞 并且整合到受體細(xì)胞染色體dna上 目的基因 表達(dá) 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 t dna 3 導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞 1 方法 注射技術(shù) 2 常用受體細(xì)胞 受精卵 4 導(dǎo)入微生物細(xì)胞 1 原核生物特點(diǎn) 繁殖快 多為 遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等 2 對(duì)受體細(xì)胞的常用處理方法 用 處理細(xì)胞 使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中dna分子的生理狀態(tài) 這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞 顯微 單細(xì)胞 ca2 思考感悟3 從細(xì)胞器的功能上分析 若通過(guò)基因工程生產(chǎn)人的糖蛋白 可以用大腸桿菌嗎 提示 不可以 糖蛋白上的糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體上加工完成的 而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體存在于真核細(xì)胞中 大腸桿菌是原核生物 細(xì)胞中不含有這兩種細(xì)胞器 五 目的基因的檢測(cè)與鑒定1 檢測(cè)及方法 1 檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的dna上是否插入了目的基因 采用dna分子雜交技術(shù) 2 檢測(cè)目的基因是否 采用分子雜交技術(shù) 3 檢測(cè)目的基因是否 采用抗原 抗體雜交 2 鑒定 除了 外 還需要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定 如抗蟲 抗病鑒定等 轉(zhuǎn)錄出mrna 翻譯成蛋白質(zhì) 分子檢測(cè) 核心要點(diǎn)突破 1 兩種基因文庫(kù)的主要區(qū)別如下表 特別提醒 細(xì)胞中成熟的mrna是需要在轉(zhuǎn)錄后將非編碼區(qū)轉(zhuǎn)錄出的序列切除的 只留下編碼區(qū)序列 因而從這樣的mrna反轉(zhuǎn)錄來(lái)的cdna不會(huì)有啟動(dòng)子序列 對(duì)于真核生物在轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程中還要將內(nèi)含子部分轉(zhuǎn)錄出的序列也切除掉 所以真核生物的cdna中也不會(huì)有內(nèi)含子序列 cdna是反轉(zhuǎn)錄獲得的雙鏈dna 生物之間進(jìn)行基因交流 只有使用受體生物自身基因的啟動(dòng)子比較有利于基因的表達(dá) 通過(guò)cdna文庫(kù)獲得的目的基因沒有啟動(dòng)子 只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無(wú)法轉(zhuǎn)錄 2 dna復(fù)制 pcr技術(shù)和基因克隆的比較 3 提取目的基因方法的比較 1970年 特明和巴爾的摩證實(shí)了rna病毒能依賴rna合成dna的過(guò)程 并發(fā)現(xiàn)了催化此過(guò)程的酶 下面為形成cdna的過(guò)程和pcr擴(kuò)增過(guò)程示意圖 請(qǐng)根據(jù)圖解回答下列問(wèn)題 1 催化 過(guò)程的酶是 核酸酶h的作用是 2 過(guò)程也稱為dna的變性 此過(guò)程在溫度高達(dá)90 95 時(shí)才能完成 說(shuō)明dna分子具有 性 3 由圖中信息分析可知 催化 過(guò)程的酶都是 兩者在作用特性上的區(qū)別是 4 如果rna單鏈中有堿基100個(gè) 其中a占25 u占15 則通過(guò)該過(guò)程合成的一個(gè)雙鏈dna片段中有胞嘧啶 個(gè) 嘗試解答 1 反轉(zhuǎn)錄酶 或逆轉(zhuǎn)錄酶 分解rna 2 穩(wěn)定 3 dna聚合酶催化 過(guò)程的酶耐高溫 4 60 解析 根據(jù)圖示可以看出 該過(guò)程是rna在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下形成cdna 負(fù)鏈dna 構(gòu)成rna dna中間體 中間體中的rna再經(jīng)過(guò)rna酶h水解 而以剩下的負(fù)鏈dna復(fù)制成雙鏈dna的過(guò)程 過(guò)程是由rna合成dna的過(guò)程 需要逆轉(zhuǎn)錄酶進(jìn)行催化 過(guò)程是以單鏈dna復(fù)制獲得雙鏈dna的過(guò)程需要dna聚合酶催化 屬于雙鏈dna復(fù)制的過(guò)程 需要dna聚合酶催化 過(guò)程在70 75 環(huán)境下進(jìn)行 所需要的酶應(yīng)該能夠耐高溫 互動(dòng)探究 1 上述過(guò)程中需要限制酶和dna連接酶嗎 2 由mrna逆轉(zhuǎn)錄形成的dna具有啟動(dòng)子嗎 提示 1 不需要 2 無(wú) 探規(guī)尋律 1 pcr技術(shù)不需要解旋酶 但需利用90 95 高溫使dna分子解旋 2 pcr技術(shù)的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列 以便根據(jù)這一序列合成引物 3 pcr技術(shù)是對(duì)已知目的基因的擴(kuò)增 從基因庫(kù)中獲取目的基因 是先找出含有目的基因的細(xì)胞 再通過(guò)一定的技術(shù)手段獲取目的基因 1 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 特別提醒 用限制酶切割載體和含目的基因的dna分子時(shí) 可以使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶 但是必須切出相同黏性末端 不同基因可以拼接的原因 不同生物的基因具有相同的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成 都是雙螺旋結(jié)構(gòu) 都由四種脫氧核糖核苷酸組成 都遵循相同的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 a t g c 2 目的基因的導(dǎo)入 1 不同受體細(xì)胞的常用導(dǎo)入方法 2 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 不同生物的受體細(xì)胞不同 植物一般為體細(xì)胞 動(dòng)物一般為受精卵 微生物一般為大腸桿菌 上圖中發(fā)生 與發(fā)生 相比 會(huì)使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá) 原因是在進(jìn)行細(xì)胞分裂時(shí) 細(xì)胞核上的dna經(jīng)復(fù)制后平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中 保證了親子代遺傳性狀的穩(wěn)定性 而 細(xì)胞分裂時(shí) 細(xì)胞質(zhì)是不均分的 子細(xì)胞不一定含有目的基因 2011年高考海南卷 回答有關(guān)基因工程的問(wèn)題 1 構(gòu)建基因工程表達(dá)載體時(shí) 用不同類型的限制酶切割dna后 可能產(chǎn)生黏性末端 也可能產(chǎn)生 末端 若要在限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接 則應(yīng)選擇能使二者產(chǎn)生 相同 不同 黏性末端的限制酶 2 利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素時(shí) 構(gòu)建的表達(dá)載體含有人胰島素基因及其啟動(dòng)子等 其中啟動(dòng)子的作用是 在表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí) 常用 處理大腸桿菌 以利于表達(dá)載體進(jìn)入 為了檢測(cè)胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了mrna 可用標(biāo)記的胰島素基因片段作探針與mrna雜交 該雜交技術(shù)稱為 為了檢測(cè)胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mrna是否翻譯成 常用抗原 抗體雜交技術(shù) 3 如果要將某目的基因通過(guò)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入植物細(xì)胞 先要將目的基因插入農(nóng)桿菌ti質(zhì)粒的 中 然后用該農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞 通過(guò)dna重組將目的基因插入植物細(xì)胞的 上 嘗試解答 1 平相同 2 rna聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn) 有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mrna 最終獲得所需要的蛋白質(zhì)ca2 dna分子雜交技術(shù)人胰島素 3 t dna染色體的dna 解析 1 限制酶能識(shí)別特定的dna序列 并在特定位點(diǎn)上切割dna 形成黏性末端或平末端 要使目的基因和質(zhì)粒直接進(jìn)行連接 應(yīng)使用同一種限制酶進(jìn)行切割 使二者產(chǎn)生相同的黏性末端 2 啟動(dòng)子為dna序列 其具有rna聚合酶結(jié)合位點(diǎn) 能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄 合成rna 將基因表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌時(shí) 常用ca2 處理 檢測(cè)目的基因時(shí) 常用 分子雜交技術(shù)檢測(cè)目的基因或相應(yīng)的mrna 或采用抗原 抗體雜交技術(shù)鑒定相應(yīng)的蛋白質(zhì) 3 用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞時(shí) 首先將目的基因?qū)朕r(nóng)桿菌ti質(zhì)粒的t dna中 再利用農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞 通過(guò)dna重組將目的基因插入植物細(xì)胞的染色體的dna上 誤區(qū)警示 1 切割質(zhì)粒和目的基因的限制酶必需是同一種酶 以獲得互補(bǔ)的末端 利于重組質(zhì)粒的構(gòu)建 2 目的基因的首端和尾端需加上啟動(dòng)子和終止子 組成 目的基因 啟動(dòng)子 終止子 標(biāo)記基因 3 由于受體細(xì)胞有植物 動(dòng)物 微生物之分 以及目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法不同 因此 基因表達(dá)載體的構(gòu)建也會(huì)有所差別 不可能是千篇一律的 跟蹤訓(xùn)練 2011年江蘇無(wú)錫高二檢測(cè) 如圖為基