資源簡介

3.2 基因工程的基本操作程序?qū)W案
班級： 姓名：
學(xué)習(xí)目標：
闡明基因工程的原理和基本操作程序。
針對人類生產(chǎn)或生活中的某一需求，選取適當?shù)幕蚬こ痰募夹g(shù)和方法，嘗試設(shè)計獲得某一轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的方案。
嘗試進行PCR的基本操作并用電泳鑒定PCR的產(chǎn)物。
一、目的基因的篩選與獲取
1.目的基因概念：在基因工程的設(shè)計和操作中，用于改變受體細胞性狀或獲得預(yù)期 產(chǎn)物等相關(guān)的基因。
2.目的基因作用：根據(jù)不同需要，目的基因不同，它主要是指 的基因。
3.實例：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。
例：蘇云金桿菌通過產(chǎn)生蘇云金桿菌伴胞晶體蛋白（Bt抗蟲蛋白），破壞鱗翅目昆蟲的消化系統(tǒng)殺死棉鈴蟲。Bt 抗蟲蛋白基因簡稱 Bt 基因就是培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉用到的目的基因。
Bt抗蟲蛋白的抗蟲原理？
當Bt抗蟲蛋白被分解為多肽后，多肽與害蟲腸上皮細胞的 結(jié)合，導(dǎo)致細胞膜穿孔，最后造成害蟲死亡。
抗蟲棉中的Bt抗蟲蛋白會不會對人畜產(chǎn)生危害？
Bt抗蟲蛋白只有在某類昆蟲腸道的 環(huán)境中才能表現(xiàn)出毒性，而人和牲畜的胃液呈 ，腸道細胞也沒有 ，因此，Bt抗蟲蛋白不會對人畜產(chǎn)生上述影響。
4.篩選合適的目的基因
（1）方法：從相關(guān)的已知 和 清晰的基因中進行篩選。
（2）實例：
5.利用PCR獲取和擴增目的基因
（1）全稱：
（2）原理：
（3）優(yōu)點：
（4）PCR所需的條件
參與的組分 在DNA復(fù)制中的作用
提供DNA復(fù)制的模板
合成DNA子鏈的原料
催化合成DNA子鏈
使耐高溫的DNA聚合酶能夠從引物的3’端開始連接脫氧核苷酸
引物是一小段能與 的一段堿基序列互補配對的短 鏈核酸。
PCR反應(yīng)緩沖液中一般要添加 ，以便激活耐高溫的DNA聚合酶。
（5）PCR擴增的過程：
結(jié)果：1個模板DNA分子經(jīng)過n輪PCR，可以擴增出 個DNA片段。
PCR技術(shù) DNA復(fù)制
相 同 點 原則
原料
條件 模板、能量、酶
不 同 點 解旋方式 DNA在 下變性解旋 催化
場所 體外復(fù)制 細胞內(nèi)（主要在細胞核內(nèi)）
酶 耐高溫的DNA聚合酶 解旋酶、DNA聚合酶
結(jié)果 DNA（基因）片段 完整的DNA分子
（6）PCR產(chǎn)物的鑒定：常采用 鑒定PCR的產(chǎn)物。
6.獲取目的基因的方法： 、 、 。
二、基因表達載體的構(gòu)建—基因工程的核心
補充：
真核生物的基因結(jié)構(gòu)
原核生物的基因結(jié)構(gòu)
1.目的：讓目的基因在受體細胞中 ，并遺傳給下一代；同時，使目的基因能夠 和發(fā)揮作用。
2.過程：見教材
3.基因表達載體的組成：
啟動子：
。
特殊類型：誘導(dǎo)型啟動子（當誘導(dǎo)物存在時，可以 激活或抑制目的基因的表達）。
終止子：使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來。
標記基因： 。
復(fù)制原點：DNA聚合酶識別和結(jié)合位點，也是復(fù)制的起點。
對比 啟動子 終止子 起始密碼子 終止密碼子
所在位置 DNA DNA mRNA mRNA
作用 RNA聚合酶的結(jié)合位點， 的起始點 的 終點 的起始點 AUG(甲硫氨酸） GUG（纈氨酸） 的終點 （UAA、UGA、UAG)
三、將目的基因?qū)胧荏w細胞
1.將目的基因?qū)胫参锛毎?br/>（1）花粉管通道法（我國獨創(chuàng)—將Bt基因?qū)朊藁毎?br/>①用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中。
②在植物受粉后的一定時間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道進入胚囊。
（2）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法
轉(zhuǎn)化：指目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和 的過程。
2.將目的基因?qū)雱游锛毎?br/>（1）常用方法：
（2）受體細胞：
3.將目的基因?qū)胛⑸锛毎?br/>（1）常用方法： 處理
（2）目的：使細胞處于一種 的生理狀態(tài)。
（3）優(yōu)點：繁殖快，多為單細胞，遺傳物質(zhì)相對較少，易于培養(yǎng)。
四、目的基因的檢測與鑒定
類 型 檢測內(nèi)容 方 法
分子水平 受體細胞的 上是否插入了目的基因 等技術(shù)
目的基因是否 出了mRNA
目的基因是否 成蛋白質(zhì)
個體生物學(xué)水平 個體是否具有相應(yīng)性狀 抗蟲鑒定、抗病鑒定等
【習(xí)題鞏固】
1．下列有關(guān)PCR的敘述，錯誤的是（ ）
A．PCR擴增過程中雙鏈DNA的解開不需要解旋酶
B．用于PCR擴增的DNA聚合酶是一種耐高溫的酶
C．延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP和4種核糖核苷酸
D．復(fù)性過程中引物與模板鏈的結(jié)合遵循堿基互補配對原則
2．下列有關(guān)基因表達載體的敘述，錯誤的是（ ）
A．具有復(fù)制原點，使目的基因能在受體細胞內(nèi)擴增
B．具有啟動子，作為翻譯多肽鏈的起始信號
C．具有標記基因，有利于目的基因的檢測和篩選
D．具有目的基因，以獲得特定的基因表達產(chǎn)物
3．下列技術(shù)依據(jù)堿基互補配對原理的是（ ）
①檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因
②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA
③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)
④通過觀察害蟲吃棉葉是否死亡判斷棉花是否被賦予了抗蟲特性
A．①②③④ B．①② C．①②④ D．①②③
4．下圖為基因工程中基因表達載體的模式圖，相關(guān)敘述錯誤的是（ ）
A．基因工程的核心步驟是基因表達載體的構(gòu)建
B．圖中啟動子位于目的基因的首端，是核糖體識別和結(jié)合的部位
C．復(fù)制原點是基因表達載體在受體細胞中獨立復(fù)制和穩(wěn)定存在所必需的
D．抗生素抗性基因的作用是作為標記基因，用于鑒別受體細胞中是否導(dǎo)入了目的基因
5．基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)，下列敘述錯誤的是（ ）
A．常用相同的限制酶處理目的基因和質(zhì)粒（載體）
B．DNA連接酶和限制酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶
C．重組質(zhì)粒的構(gòu)建需在大腸桿菌體內(nèi)完成
D．將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細胞需用Ca2+處理

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