基因工程的操作PPT幻燈片

基因工程基本操作的四個(gè)步驟：目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)子終止子1、編碼區(qū)：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNA，能編碼蛋白質(zhì)的序列。連續(xù)的2、非編碼區(qū)：調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列(啟動(dòng)子、終止子），不編碼蛋白質(zhì)。（一）、原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)（二）、真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)

內(nèi)含子

外顯子

啟動(dòng)子終止子與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)1、編碼區(qū)（不連續(xù)）2、非編碼區(qū)：調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列(啟動(dòng)子、終止子），不編碼蛋白質(zhì)。外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列一、獲取目的基因1、目的基因主要是指______________________編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因請(qǐng)舉出三個(gè)以上的例子2、獲取目的基因的常用方法（1）從基因文庫(kù)中獲取（2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增（3）人工合成(1)從基因文庫(kù)中獲取目的基因什么是基因文庫(kù)？什么是部分基因文庫(kù)？怎樣從基因文庫(kù)中得到我們所需的目的基因？目的基因的有關(guān)信息與什么相聯(lián)系？概念：基因文庫(kù)基因組文庫(kù)部分基因文庫(kù)（如cDNA文庫(kù)）將含有某種生物不同基因的許多DNA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的基因,稱(chēng)為基因文庫(kù)基因組文庫(kù):

基因文庫(kù)中包含了一種生物所有的基因,這種基因文庫(kù)叫做基因組文庫(kù).部分基因文庫(kù):

基因文庫(kù)中包含了一種生物的一部分基因,這種基因文庫(kù)叫做部分基因文庫(kù).基因組文庫(kù)與部分基因文庫(kù)的關(guān)系限制酶基因組DNA基因重組轉(zhuǎn)化細(xì)菌體外包裝1)基因組文庫(kù)將某種生物體內(nèi)的DNA全部提取出來(lái)，選用適當(dāng)?shù)南拗泼?，將DNA切成一定范圍大小的DNA片段，然后，將這些DNA片段分別與載體連接起來(lái)，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，每個(gè)受體菌都含有了一段不同的DNA片段。也就是說(shuō)，這個(gè)群體包含了這種生物的所有基因，這樣就構(gòu)建成了生物的基因組文庫(kù)。這種方法稱(chēng)——直接分離法（或鳥(niǎo)槍法），多用于原核生物。思考：基因文庫(kù)如何構(gòu)建？如果用某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補(bǔ)DNA（也叫cDNA）片段，與載體連接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中，那么，這個(gè)受體菌群體就構(gòu)成了這種生物的cDNA文庫(kù)。這種方法稱(chēng)——反轉(zhuǎn)錄法（多用于真核生物）2)cDNA文庫(kù)基因重組反轉(zhuǎn)錄酶mRNAcDNA如何從基因文庫(kù)中得到所需要的基因？依據(jù)：目的基因的有關(guān)信息。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基因翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性。②基因文庫(kù)的目的：為了在不知目的基因序列的情況下，便于獲得所需的目的基因。1、構(gòu)建基因組DNA文庫(kù)時(shí)，首先應(yīng)分離細(xì)胞的A、染色體DNA

B、線粒體DNAC、總mRNA

D、tRNA2、目的基因可從基因文庫(kù)中獲得，下列有關(guān)基因文庫(kù)的描述正確的是A、某生物的全套基因就是一個(gè)基因文庫(kù)B、將含有某種生物不同的許多DNA片段，導(dǎo)入某個(gè)生物體內(nèi)，則這個(gè)生物就是一個(gè)基因文庫(kù)C、含有一種生物所有基因的基因文庫(kù)叫做基因組文庫(kù)D、含有一種生物的一部分基因的基因文庫(kù)叫cDNA文庫(kù)AC（2）、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因PCR——聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是一項(xiàng)生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。通過(guò)此技術(shù)，可獲取大量的目的基因。一、目的基因的獲?、?、條件已知基因的核苷酸序列、四種脫氧核苷酸、引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（如Taq酶）、使目的基因的片段在短時(shí)間內(nèi)成百萬(wàn)倍地?cái)U(kuò)增④、結(jié)果：③、方式：以指數(shù)方式擴(kuò)增，即____（n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)）2n適宜的溫度和PH值①、原理：DNA復(fù)制⑤、過(guò)程：變性、退火、延伸、多次重復(fù)四步曲變性：加熱至90～95℃，雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA退火：冷卻至55～60℃，部分引物與模板的單鏈DNA的特定互補(bǔ)部位相配對(duì)和結(jié)合延伸：加熱至70～75℃，在Taq酶的作用下，以目的基因?yàn)槟０?，合成互補(bǔ)的新DNA鏈變性退火延伸1、在遺傳工程中，若有一個(gè)控制有利性狀的DNA分子片段為ATGTG／TACAC，要使其數(shù)量增多，可用PCR技術(shù)進(jìn)行人工復(fù)制，復(fù)制時(shí)應(yīng)給予的條件是①雙鏈DNA分子為模板②ATGTG或TACAC模板鏈③四種脫氧核苷酸④四種核苷酸⑤DNA聚合酶⑥熱穩(wěn)定DNA聚合酶⑦引物⑧溫度變化⑨恒溫A．①③④⑦⑧⑨B．①②④⑥⑦⑧C．①②⑤⑥⑦⑨D．①③⑤⑥⑦⑧D2、在基因工程中，把選出的目的基因（共1000個(gè)脫氧核苷酸對(duì)，其中腺嘌嶺脫氧核苷酸是460個(gè)）放入DNA擴(kuò)增儀中擴(kuò)增4代，那么，在擴(kuò)增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是A.540個(gè) B.8100個(gè) C.17280個(gè) D.7560個(gè)B反轉(zhuǎn)錄法：目的基因的信使RNA目的基因化學(xué)合成法：肽鏈氨基酸序列信使RNA序列基因的核苷酸序列目的基因合成反轉(zhuǎn)錄一、目的基因的獲?。?）人工合成法（真核生物）推測(cè)推測(cè)單鏈DNA合成1、在已知序列信息的情況下，獲取目的基因的最方便方法是A、化學(xué)合成法

B、基因組文庫(kù)法C、cDNA文庫(kù)法

D、聚合酶鏈反應(yīng)2、下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是①?gòu)幕蛭膸?kù)中獲取目的基因②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因③反轉(zhuǎn)錄法④通過(guò)DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成A．①②③④B．①②③C．②③④ D．②③AD思考：作為基因工程表達(dá)載體，只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎？為什么？二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心不可以。因?yàn)槟康幕蛟诒磉_(dá)載體中得到表達(dá)并發(fā)揮作用，還需要有其他控制元件，如啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等。必須構(gòu)建上述元件的主要理由是：（1）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)子才能比較有利于基因的表達(dá)；（2）通過(guò)cDNA文庫(kù)獲得的目的基因沒(méi)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；（3）目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標(biāo)記；（4）有時(shí)需要確定目的基因表達(dá)的產(chǎn)物存在于細(xì)胞的什么部位，往往要加上可以標(biāo)識(shí)存在部位的基因（或做成目的基因與標(biāo)識(shí)基因的融合基因），如綠色熒光蛋白基因等。1.基因表達(dá)載體的組成：a、目的基因b、啟動(dòng)子c、終止子d、標(biāo)記基因位于基因的首端,是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)位于基因的末端,終止轉(zhuǎn)錄檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞2、基因表達(dá)載體的作用a、使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并遺傳給子代b、同時(shí)使目的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用（1）用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出____________。（2）用___________切斷目的基因，使其產(chǎn)生_________________。（3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個(gè)重組DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶的黏性末端切口DNA連接酶相同3.過(guò)程:質(zhì)粒目的基因限制酶處理一個(gè)切口兩個(gè)黏性末端兩個(gè)切口獲得目的基因DNA連接酶表達(dá)載體同一種總結(jié)：1.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合所需的條件有①同一種限制酶②具有抗性基因的質(zhì)粒③RNA聚合酶④目的基因⑤DNA連接酶⑥四種脫氧核苷酸⑦ATPA．①②③④⑤⑥⑦B．①②④⑤⑥⑦C．①②③④⑤D．①②④⑤⑦D1、（多選）一個(gè)基因表達(dá)載體的構(gòu)建應(yīng)包括A．目的基因B．啟動(dòng)子C．終止子D．標(biāo)記基因ABCD2、下列關(guān)于基因表達(dá)載體的敘述不正確的是A．啟動(dòng)子是與RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，是起始密碼B．啟動(dòng)子和終止子都是特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段，對(duì)mRNA的轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用C．標(biāo)記基因是為了鑒別受體細(xì)胞中是否有目的基因從而便于篩選D．基因表達(dá)載體的構(gòu)建視受體細(xì)胞及導(dǎo)入方式不同而有所差別A常用的受體細(xì)胞：有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn):能感染雙子葉植物和祼子植物,對(duì)單子葉植物無(wú)感染能力Ti質(zhì)粒的T—DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到其染色體上轉(zhuǎn)化過(guò)程:Ti質(zhì)粒目的基因構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞插入植物細(xì)胞染色DNA表達(dá)新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌（2）基因槍法基因槍法又稱(chēng)微彈轟擊法，是利用壓縮氣體產(chǎn)生的動(dòng)力，將包裹在金屬顆粒表面的表達(dá)載體DNA打入受體細(xì)胞中，使目的基因與其整合并表達(dá)的方法。（3）花粉通道法植物花粉在柱頭上萌發(fā)后，花粉管要穿過(guò)花柱直通胚囊?；ǚ酃芡ǖ婪ň褪窃谥参锸芊酆螅ǚ坌纬傻幕ǚ酃苓€未愈合前，剪去柱頭，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞。2、將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞方法:顯微注射技術(shù)操作程序:提純含目的基因表達(dá)載體取受精卵顯微注射移植到子宮受精卵發(fā)育新性狀動(dòng)物3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞常用法：Ca2+處理常用菌：大腸桿菌微生物作受體細(xì)胞原因：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)少過(guò)程：Ca2+處理大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA1、基因工程中科學(xué)家常用細(xì)菌、酵母菌等微生物作為受體細(xì)胞，原因是A．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便B．繁殖速度快C．遺傳物質(zhì)含量少、簡(jiǎn)單D．性狀穩(wěn)定、變異少2、基因工程常用的受體細(xì)胞有①大腸桿菌②枯草桿菌③支原體④動(dòng)植物細(xì)胞A．①②③④B．①②③C．②③④D．①②④BD3、基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的，在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是A.人工合成基因B.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D.目的基因的檢測(cè)和表達(dá)C8.采用基因工程的方法培育抗蟲(chóng)棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是①將毒素蛋白質(zhì)注射到棉受精卵中②將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中③將編碼毒素蛋白的DNA序列與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵中④將編碼毒素蛋白的DNA序列與質(zhì)粒重組，導(dǎo)人細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)A．①②B．②③C．③④D．①④C(四)目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)①導(dǎo)入檢測(cè)：目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞方法——DNA分子雜交②表達(dá)檢測(cè)轉(zhuǎn)錄檢測(cè)——分子雜交翻譯檢測(cè)——抗原-抗體雜交分子檢測(cè)法鑒定抗蟲(chóng)鑒定抗病鑒定活性鑒定等個(gè)體水平的鑒定返回DNA分子雜交技術(shù)歸納:基因工程的基本操作程序獲取目的基因從基因文庫(kù)利用PCR技術(shù)構(gòu)建基因表達(dá)載體目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因?qū)⒛康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、顯微注射法、目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)：是否插入、轉(zhuǎn)錄、翻譯、個(gè)體水平的檢測(cè)4）有關(guān)基因工程的敘述正確的是（）A、限制酶只在獲得目的基因時(shí)才用B、重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成C、質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體D、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料D3）有關(guān)基因工程的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A、DNA連接酶將黏性末端的堿基對(duì)連接起來(lái)B、限制性?xún)?nèi)切酶用于目的基因的獲得C、目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D、人工合成目的基因不用限制性?xún)?nèi)切酶A4.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)鑒定和檢測(cè)才能知道。下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是①檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有目的基因②檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有致病基因③檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA④檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④CC5、基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是A、人工合成目的基因B、目的基因的檢測(cè)