新教材高中生物選擇性必修3課件2：3 2 1 目的基因的篩選與獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建(人教版)

第2節(jié)第1課時(shí)目的基因的篩選與獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因工程的基本操作程序目的基因的篩選與獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞第一步第二步第三步第四步目的基因的檢測與鑒定目的基因的篩選與獲取第一步一、目的基因1.概念：在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物等的基因。2.實(shí)例：與生物抗逆性、優(yōu)良品質(zhì)、生產(chǎn)藥物、毒物降解和工業(yè)用酶等相關(guān)的基因。（Bt基因：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉）主要指的是編碼蛋白質(zhì)的基因，也可以是一些具有調(diào)控作用的因子?；蚪Y(jié)構(gòu)：原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)補(bǔ)充知識：基因結(jié)構(gòu)：編碼區(qū)：編碼蛋白質(zhì)的合成非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子：RNA聚合酶的識別和結(jié)合位點(diǎn)開始轉(zhuǎn)錄編碼區(qū)原核生物基因終止子：終止轉(zhuǎn)錄非編碼區(qū)：組成：編碼區(qū)上游與編碼區(qū)下游功能：不能編碼蛋白質(zhì)，調(diào)控遺傳信息的表達(dá)啟動子：RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始的信號終止子：終止RNA的合成加工轉(zhuǎn)錄mRNA前體成熟mRNA真核細(xì)胞的基因非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)外顯子內(nèi)含子12345啟動子終止子編碼區(qū)：非編碼區(qū)：外顯子：內(nèi)含子：能編碼蛋白質(zhì)的序列不能編碼蛋白質(zhì)的序列不編碼蛋白質(zhì),能調(diào)控遺傳信息表達(dá)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較原核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點(diǎn)編碼區(qū)是_______的編碼區(qū)是間隔的、________的相同點(diǎn)都由能夠編碼蛋白質(zhì)的________和具有調(diào)控作用的________區(qū)組成的1、非編碼序列：包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子2、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)一樣長嗎？連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)非編碼注意思考（一）從基因文庫中獲取；（二）人工合成（三）利用PCR技術(shù)獲取和擴(kuò)增；二、篩選合適的目的基因三、目的基因獲取方法（一）從基因文庫中獲取目的基因

將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入到受體菌的群體中儲存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫?；蚪M文庫部分基因文庫（包含一種生物的所有基因）（cDNA文庫）（包含一種生物的一部分基因）三、目的基因獲取方法1基因文庫概念2基因文庫類型提取某種生物的全部DNA多個(gè)一定大小的DNA片段將DNA片段與載體連接，導(dǎo)入受體菌中儲存用適當(dāng)?shù)南拗泼盖懈罨蚪M文庫構(gòu)建3基因組文庫的構(gòu)建某種生物的單鏈mRNA單鏈互補(bǔ)DNA雙鏈cDNA片段導(dǎo)入受體菌中儲存與載體連接cDNA文庫逆轉(zhuǎn)錄酶催化DNA聚合酶催化部分基因文庫（如cDNA文庫）構(gòu)建構(gòu)建某生物體內(nèi)全部DNA許多DNA片段受體菌群體限制酶與運(yùn)載體連接導(dǎo)入基因組文庫某種生物某個(gè)時(shí)期的mRNAcDNA反轉(zhuǎn)錄受體菌群體與運(yùn)載體連接導(dǎo)入部分基因文庫（cDNA文庫）

基因文庫的構(gòu)建過程文庫類型cDNA文庫基因組文庫文庫大小基因中啟動子基因中內(nèi)含子基因多少物種間基因交流小大無有無有某種生物的部分基因某種生物的全部基因可以部分基因可以4基因組文庫和部分基因文庫的比較PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫。它是一項(xiàng)根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。DNA復(fù)制所需的基本條件參與的組分在DNA復(fù)制中的作用解旋酶（體外用高溫代替）打開DNA雙鏈DNA兩條母鏈提供DNA復(fù)制的模板4種脫氧核苷酸合成DNA子鏈的原料DNA聚合酶催化合成DNA子鏈與兩條母鏈結(jié)合的2種引物使DNA聚合酶能夠從引物3′端開始連接脫氧核苷酸以指數(shù)方式擴(kuò)增，即____（n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)）2n（二）利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因1概念2條件3擴(kuò)增方式：4擴(kuò)增過程：4擴(kuò)增過程：PCR擴(kuò)增的計(jì)算：（1）若開始只有一個(gè)DNA提供模板，則循環(huán)n次后獲得的子代DNA數(shù)目為

個(gè)。（2）若開始有N0個(gè)DNA提供模板，則循環(huán)n次后獲得的子代DNA數(shù)目為

個(gè)。2nN0?2nDNA復(fù)制PCR技術(shù)場所解旋方式酶PCR技術(shù)擴(kuò)增與DNA復(fù)制的比較高溫解旋酶體外復(fù)制主要在細(xì)胞核內(nèi)熱穩(wěn)定的DNA聚合酶細(xì)胞內(nèi)的DNA聚合酶DNA模板，四種脫氧核苷酸，分別與兩條模板鏈相結(jié)合的兩種引物，耐高溫的DNA聚合酶3)PCR和細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的不同點(diǎn)PCR過程需要的引物不是RNA，而是人工合成的DNA單鏈，其長度通常為20－30個(gè)脫氧核苷酸1）DNA聚合酶特性不能從頭合成DNA，只有當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補(bǔ)配對結(jié)合后，DNA聚合酶才能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸2)緩沖液需要為PCR反應(yīng)提供的物質(zhì)5關(guān)于PCR的幾點(diǎn)說明：PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點(diǎn)原則原料條件不同點(diǎn)解旋方式場所酶結(jié)果堿基互補(bǔ)配對四種脫氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化體外復(fù)制細(xì)胞內(nèi)（主要在細(xì)胞核內(nèi)）耐高溫的DNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶大量的DNA片段形成整個(gè)DNA分子6PCR技術(shù)與DNA復(fù)制過程比較關(guān)于公司Clickheretoaddtotitle基因表達(dá)載體的構(gòu)建第二步一、基因表達(dá)載體的目的1、使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，且可以遺傳給下一代；2、使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。a、目的基因b、啟動子c、終止子d、標(biāo)記基因e、復(fù)制原點(diǎn)二、基因表達(dá)載體的組成三、基因表達(dá)載體有關(guān)概念位于基因首端的一段特殊的DNA片斷，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。1、啟動子：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。終止子是位于基因尾端的一段特殊的DNA片斷，能終止mRNA的轉(zhuǎn)錄。2、終止子：3、標(biāo)記基因：基因表達(dá)載體自我復(fù)制起始的一段序列。4、復(fù)制原點(diǎn)：載體≠表達(dá)載體的區(qū)別：二者都有標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)兩部分DNA片段。表達(dá)載體在載體基礎(chǔ)上增加了目的基因、啟動子、終止子三部分結(jié)構(gòu)。啟動子終止子起始密碼子終止密碼子位置作用DNAmRNA轉(zhuǎn)錄翻譯載體（質(zhì)粒）DNA分子（含目的基因）限制酶處理帶有黏性末端切口帶有相同黏性末端的目的基因片段DNA連接酶重組DNA分子（重組質(zhì)粒）同一種四、基因表達(dá)載體構(gòu)建過程?思考?用DNA連接酶處理后會出現(xiàn)幾種產(chǎn)物？如何避免質(zhì)粒的自我環(huán)化和目的基因反向連接的問題？質(zhì)粒目的基因?qū)⑼环N限制酶切割獲得的目的基因和