(理)XXXX-03-08專(zhuān)題1 基因工程的基本操作程序VIP

1、高二年級(jí) 生物專(zhuān)題專(zhuān)題1-2高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期u目的基因的檢測(cè)與鑒定目的基因的檢測(cè)與鑒定u目的基因的獲取目的基因的獲取u基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建u將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期1 1、什么是目的基因？、什么是目的基因？2 2、獲取目的基因的方法有哪些？其操、獲取目的基因的方法有哪些？其操作過(guò)程分別是怎樣的？作過(guò)程分別是怎樣的？請(qǐng)閱讀請(qǐng)閱讀P9P9第一和二兩段第一和二兩段高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期從從基因文庫(kù)基因文庫(kù)中獲取目的基因中獲取目的基因基因文庫(kù)基因

2、文庫(kù) 基因組文庫(kù)基因組文庫(kù)部分基因文部分基因文庫(kù)庫(kù)高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期基因文庫(kù)的構(gòu)建過(guò)程基因文庫(kù)的構(gòu)建過(guò)程限制酶限制酶拼接到載體上拼接到載體上導(dǎo)入受體細(xì)胞擴(kuò)增導(dǎo)入受體細(xì)胞擴(kuò)增 將含有某種生將含有某種生物不同基因的許物不同基因的許多多DNADNA片斷片斷, ,導(dǎo)入導(dǎo)入到到中中, ,各個(gè)受體菌各個(gè)受體菌分別含有這種生分別含有這種生物的不同基因物的不同基因, ,稱(chēng)為基因文庫(kù)。稱(chēng)為基因文庫(kù)?；蚪M文庫(kù)基因組文庫(kù)高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期cDNAcDNA文庫(kù)的構(gòu)建文庫(kù)的構(gòu)建-反轉(zhuǎn)錄法：反轉(zhuǎn)錄法： 以目的基因轉(zhuǎn)錄以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使成的信使RNARNA為模板，為模板，反

3、轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNADNA，然后在酶的作用然后在酶的作用下合成雙鏈下合成雙鏈DNADNA，從而從而獲得所需的基因。獲得所需的基因。目的基因的目的基因的mRNAmRNA單鏈單鏈DNADNA反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄酶DNADNA聚合酶聚合酶雙鏈雙鏈DNADNA( (目的基因目的基因) )基因文庫(kù)的構(gòu)建過(guò)程基因文庫(kù)的構(gòu)建過(guò)程高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期基因組文庫(kù)和部分基因組文庫(kù)基因組文庫(kù)和部分基因組文庫(kù)(cDNA文庫(kù)文庫(kù))比較比較高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期怎樣從基因文庫(kù)中得到我怎樣從基因文庫(kù)中得到我們所需的目的基因呢們所需的

4、目的基因呢? ?高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期依據(jù)依據(jù)-目的基因的有關(guān)信息。目的基因的有關(guān)信息。如：根據(jù)基因的核苷酸序列如：根據(jù)基因的核苷酸序列 基因在染色體上的位置基因在染色體上的位置 基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNAmRNA 基因翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性。基因翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性。高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期1 1、原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)、原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非非編碼區(qū)編碼區(qū)非非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 與與RNARNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)聚合酶結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)子啟動(dòng)子終止子終止子啟動(dòng)子：?jiǎn)?dòng)子：位于基因的首端的一段特殊的位于基因的首端的一段

5、特殊的DNADNA片斷，片斷，它是它是RNARNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNAmRNA，最終獲得蛋白質(zhì)，最終獲得蛋白質(zhì)終止子：終止子：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片斷，片斷，能終止能終止mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期RNARNA聚合酶聚合酶: :能夠識(shí)別啟動(dòng)子上結(jié)合位點(diǎn)的一種能夠識(shí)別啟動(dòng)子上結(jié)合位點(diǎn)的一種蛋白質(zhì)蛋白質(zhì). . RNARNA聚合酶能夠識(shí)別調(diào)控序列中的結(jié)合位點(diǎn)，聚合酶能夠識(shí)別調(diào)控序列中的結(jié)合位點(diǎn)，并與其結(jié)合。并與其結(jié)合。 轉(zhuǎn)錄開(kāi)始后，轉(zhuǎn)

6、錄開(kāi)始后，RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA分子移動(dòng)，并分子移動(dòng)，并以以DNADNA分子的一條鏈為模板合成分子的一條鏈為模板合成RNARNA。 轉(zhuǎn)錄完畢后，轉(zhuǎn)錄完畢后，RNARNA鏈釋放出來(lái)，緊接著鏈釋放出來(lái)，緊接著RNARNA聚聚合酶也從合酶也從DNADNA模板鏈上脫落下來(lái)。模板鏈上脫落下來(lái)。高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期不能轉(zhuǎn)錄為信使不能轉(zhuǎn)錄為信使RNARNA，不能不能 編碼蛋白質(zhì)。編碼蛋白質(zhì)。：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNARNA，能能 編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì) 編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)原核原核細(xì)胞細(xì)胞 基因基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的

7、核 苷酸序列苷酸序列. .包括啟動(dòng)子和終止子包括啟動(dòng)子和終止子高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期2.2.真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)內(nèi)含子內(nèi)含子 外顯子外顯子 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA前體前體加工加工翻譯翻譯肽鏈肽鏈啟動(dòng)子啟動(dòng)子終止子終止子成熟成熟mRNAmRNA能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。 不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。 外顯子外顯子: : 內(nèi)含子內(nèi)含子: : 高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期真核真核細(xì)胞細(xì)胞的的 基因基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列子：能

8、編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列：有調(diào)控作用的核苷酸序列，：有調(diào)控作用的核苷酸序列， 包括位于編碼區(qū)上游的包括位于編碼區(qū)上游的RNARNA 聚合酶結(jié)合位點(diǎn)（啟動(dòng)子）。聚合酶結(jié)合位點(diǎn)（啟動(dòng)子）。非非編碼序列：編碼序列： 包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期原核細(xì)胞原核細(xì)胞真核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點(diǎn)不同點(diǎn)編碼區(qū)是編碼區(qū)是_的的編碼區(qū)是間隔的、編碼區(qū)是間隔的、_的的相同點(diǎn)相同點(diǎn)都由都由能夠編碼蛋白質(zhì)的能夠編碼蛋白質(zhì)的_和具和具有調(diào)控作用的有調(diào)控作用的_區(qū)組成的區(qū)組成的3 3、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較、原核細(xì)胞與真

9、核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較思思考考編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長(zhǎng)嗎？細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長(zhǎng)嗎？連續(xù)連續(xù)不連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼非編碼高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期PCRPCR的全稱(chēng)：的全稱(chēng)： 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)PCRPCR的原理：的原理： DNADNA復(fù)制復(fù)制 PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因技術(shù)擴(kuò)增目的基因的的前提條件：前提條件：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。選修選修1P58高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期模板模板原料原料引物引物酶酶控制溫度控制溫度利用利用P

10、CRPCR技術(shù)技術(shù)擴(kuò)增目的基因擴(kuò)增目的基因目的基因目的基因DNADNA四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸如單鏈如單鏈DNADNA分子片段分子片段耐熱的耐熱的DNADNA聚合酶聚合酶PCRPCR儀自動(dòng)調(diào)控儀自動(dòng)調(diào)控PCRPCR的條件：的條件：高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期條件：條件：基因基因較小較小，核苷酸序列，核苷酸序列已知已知。高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期用切目的基因相用切目的基因相同的限制性?xún)?nèi)切同的限制性?xún)?nèi)切酶切割質(zhì)粒酶切割質(zhì)粒高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期目的基因目的基因高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期1 1、基因

11、表達(dá)載體的組成、基因表達(dá)載體的組成目的基因目的基因啟動(dòng)子啟動(dòng)子:終止子終止子:標(biāo)記基因等標(biāo)記基因等一段有特殊結(jié)構(gòu)的一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNADNA片段片段。位于基因的首端。位于基因的首端。一段有特殊結(jié)構(gòu)的一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNADNA片段片段。位于基因的尾端。位于基因的尾端。高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期啟動(dòng)子的作用：?jiǎn)?dòng)子的作用：終止子作用：終止子作用：使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止。標(biāo)記基因作用：標(biāo)記基因作用： 是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基 因，從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)，因，從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)，如青霉素基因。如青霉素基因。 是是RNARNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄