資源簡(jiǎn)介 (共42張PPT)3.2.2 基因工程的基本操作程序本節(jié)聚焦:1.基因工程的基本操作程序主要包括哪幾個(gè)步驟?2.基因工程操作的每一步涉及的技術(shù)和方法 舊知識(shí)回顧00獲取目的基因的方法:① 目的基因;②通過(guò)構(gòu)建 來(lái)獲取目的基因;③常用 特異性地快速擴(kuò)增目的基因。人工合成基因文庫(kù)PCR獲得了目的基因后能不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,為什么?思考提示:不能,原因:①游離的DNA進(jìn)入細(xì)胞后,一般會(huì) ;②即使可以進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯,游離的DNA也無(wú)法跟著 進(jìn)行復(fù)制,導(dǎo)致子代細(xì)胞中 。直接被分解細(xì)胞分裂不再含有目的基因基因工程的基本操作程序00重組DNA分子①目的基因的篩選與獲取②基因表達(dá)載體的構(gòu)建③將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞④目的基因的檢測(cè)和鑒定★核心工作基因1 基因2 基因3知識(shí)擴(kuò)展:原核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)02DNA分子基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,一個(gè)DNA上有多個(gè)基因。原核生物的基因↓放大① 編碼區(qū): 轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA, 編碼(翻譯)出蛋白質(zhì)的DNA區(qū)段。②非編碼區(qū): 轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA, 編碼(翻譯)出蛋白質(zhì)的DNA區(qū)段。注:非編碼區(qū)含有能調(diào)控遺傳信息表達(dá)的DNA序列。能能不能不能知識(shí)擴(kuò)展:原核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)02啟動(dòng)子終止子①啟動(dòng)子:本質(zhì):一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段;位置:位于基因的 ;作用: 酶識(shí)別并結(jié)合的部位,能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA;②終止子:本質(zhì):一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段;位置:位于基因的 ;作用: ;上游RNA聚合下游終止轉(zhuǎn)錄注:根據(jù)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄模式,有三種類(lèi)型;知識(shí)擴(kuò)展:原核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)02啟動(dòng)子終止子【拓展延伸】根據(jù)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄模式,可分為:① 啟動(dòng)子:其調(diào)控作用使得基因在不同部位或組織中的表達(dá)水平相當(dāng)。這類(lèi)啟動(dòng)子一般來(lái)自管家基因,可連續(xù)不斷地啟動(dòng)基因的表達(dá)。② 啟動(dòng)子:其調(diào)控作用使得基因往往只在某些特定器官或組織中表達(dá)。這類(lèi)啟動(dòng)子一般來(lái)自奢侈基因,其啟動(dòng)的外源基因在僅在特定的部位特異表達(dá)。③ 啟動(dòng)子:當(dāng)誘導(dǎo)物存在時(shí),可以激活或抑制目的基因的表達(dá)。組成型組織特異性誘導(dǎo)型知識(shí)擴(kuò)展:原核細(xì)胞基因的表達(dá)02啟動(dòng)子終止子轉(zhuǎn) 錄mRNA翻 譯多肽鏈終止密碼子不編碼氨基酸基因1 基因2 基因3知識(shí)擴(kuò)展:真核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)02DNA分子基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,一個(gè)DNA上有多個(gè)基因。↓放大【注意】不同于原核生物的基因,真核生物的編碼區(qū)是 。又可分為:①外顯子: 轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA, 編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。②內(nèi)含子: 轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA, 編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。真核生物的基因能能能不能不連續(xù),有間隔的數(shù)量關(guān)系:外顯子=內(nèi)含子+1知識(shí)擴(kuò)展:真核細(xì)胞基因的表達(dá)02啟動(dòng)子終止子轉(zhuǎn) 錄前體mRNA翻 譯多肽鏈加 工成熟mRNA終止密碼子不編碼氨基酸基因表達(dá)載體的構(gòu)建(基因工程的核心工作)021.基因表達(dá)載體構(gòu)建的目的:①讓目的基因在受體細(xì)胞中 ,并且可以遺傳給下一代。②同時(shí)使目的基因能夠 和 。2.基因表達(dá)載體的組成:穩(wěn)定存在表達(dá)發(fā)揮作用呆得住能表達(dá):轉(zhuǎn)錄、翻譯:便于重組DNA分子的篩選;:位置:位于基因的上游;作用:RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合的位點(diǎn),驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄;::主要是指編碼特定蛋白質(zhì)的基因;位置:位于基因的下游;作用:終止轉(zhuǎn)錄;終止子啟動(dòng)子標(biāo)記基因目的基因復(fù)制原點(diǎn):能夠完成自主復(fù)制;基因表達(dá)載體的構(gòu)建(基因工程的核心工作)02目的基因插入位點(diǎn)是隨意的嗎?應(yīng)注意什么?思考提示: 隨意的;目的基因的表達(dá)需要 與 的調(diào)控,所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子和終止子 的部位。不是啟動(dòng)子終止子之間基因表達(dá)載體的構(gòu)建(基因工程的核心工作)023.基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程:①用一定的 切割載體(質(zhì)粒),使它出現(xiàn) 個(gè)切口。②用 限制酶或能產(chǎn)生 末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段。③利用 將含目的基因的DNA片段拼接到載體的切口處,這樣就形成了 (即: )。限制酶同種相同DNA連接酶一一個(gè)重組DNA分子基因表達(dá)載體提示: ;原因:用SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的 ,不利于 。重難點(diǎn):限制酶的選擇原則021.構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),能否用SmaⅠ限制酶切割質(zhì)粒?為什么?不能抗生素抗性基因(標(biāo)記基因)進(jìn)一步篩選重組DNA分子提示: ;弊端:① ;② ;③ ;重難點(diǎn):限制酶的選擇原則02相同的黏性末端,可以相互連接!2.只使用EcoRⅠ分別切割質(zhì)粒和外源DNA,能否構(gòu)建基因表達(dá)載體?能質(zhì)粒、目的基因會(huì)發(fā)生自身環(huán)化連接質(zhì)粒與目的基因會(huì)發(fā)生反向連接會(huì)發(fā)生兩兩自身連接注:用同種限制酶或同尾酶處理,產(chǎn)生的都是相同的黏性末端,均會(huì)出現(xiàn)以上弊端。單酶切法提示: ;優(yōu)點(diǎn):① ;② ;重難點(diǎn):限制酶的選擇原則023.使用Bam HⅠ和Hind Ⅲ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA,能否構(gòu)建基因表達(dá)載體?可以防止質(zhì)粒、目的基因的自身環(huán)化連接還可以防止目的基因與載體的反向連接注:不能防止兩兩自身連接。相同的黏性末端,可以相互連接!能雙酶切法重難點(diǎn):限制酶的選擇原則02【小結(jié)】選擇限制酶的基本原則:①切割目的基因時(shí): ;②切割質(zhì)粒時(shí):至少保留一個(gè)完整的 ,便于篩選;除此之外還需保留 、 、 。③確保目的基因和載體上有 黏性末端(補(bǔ)充說(shuō)明:平末端也可以,但連接平末端效率低)。能切下目的基因且不破壞目的基因相同標(biāo)記基因復(fù)制原點(diǎn)啟動(dòng)子終止子基因表達(dá)載體的構(gòu)建023.某同學(xué)擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具,將目的基因(兩端含相應(yīng)限制酶的識(shí)別序列和切割位點(diǎn))和質(zhì)粒進(jìn)行切割、連接,以構(gòu)建重組表達(dá)載體。限制酶的切割位點(diǎn)如圖所示。下列重組表達(dá)載體構(gòu)建方案合理且效率最高的是( )A.質(zhì)粒和目的基因都用酶3切割,常用E.coli DNA連接酶連接B.質(zhì)粒用酶3切割、目的基因用酶1切割,用T4 DNA連接酶連接C.質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割,用T4 DNA連接酶連接D.質(zhì)粒和目的基因都用酶2和酶4切割,用E.coli DNA連接酶連接C酶3切割后得到的是平末端,E.coli DNA連接酶連接平末端效率極低,×;酶3切割后得到的是平末端,酶1切割后得到的是黏性末端,不能連接,×;雙酶切法,合理且效率高,,√;酶4會(huì)破壞質(zhì)粒上的抗生素抗性基因,無(wú)法進(jìn)行后續(xù)的篩選 ,×;基因表達(dá)載體的構(gòu)建024.用氨芐青霉素抗性基因(AmpR)、四環(huán)素抗性基因(TetR)作為標(biāo)記基因構(gòu)建的質(zhì)粒如圖所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的質(zhì)粒,構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒),并轉(zhuǎn)化到受體菌中。下列敘述錯(cuò)誤的是( )A.若用Hind Ⅲ酶切,目的基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物可能不同B.若用PvuⅠ酶切,在含Tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落,不一定含有目的基因C.若用ScaⅠ酶切,攜帶目的基因的受體菌在含Tet(四環(huán)素)的培養(yǎng)基中能形成菌落D.若用SphⅠ酶切,攜帶目的基因的受體菌在含Amp和Tet的培養(yǎng)基中能形成菌落D若用Hind Ⅲ酶切,目的基因可能正向插入,也可能反向插入,√;重組質(zhì)粒和普通質(zhì)粒中都有TetR(四),不一定有目的基因,√;(氨AmpR)被破壞,(四TetR)作為標(biāo)記基因,√;(四TetR)被破壞,(氨AmpR)作為標(biāo)記基因,僅在含Amp的培養(yǎng)基中能形成菌落,×;基因表達(dá)載體的構(gòu)建029.當(dāng)目的基因和質(zhì)粒都用Hind Ⅲ處理、連接后,目的基因可能正向插入載體,也可能反向插入載體,為判斷目的基因的插入方向,可使用限制酶處理,并進(jìn)行電泳檢測(cè)(如圖)。下列選項(xiàng)中能判斷目的基因插入方向的限制酶是( )A.Hind Ⅲ B.EcoRⅠC.BamHⅠ D.EcoRⅠ和HindⅢ注:EcoRⅠ、BamHⅠ和Hind Ⅲ的識(shí)別序列、切割位點(diǎn)均不同,數(shù)字表示相鄰兩個(gè)限制酶切點(diǎn)之間的堿基對(duì)數(shù)(bp),質(zhì)粒全長(zhǎng)20 000 bp。B基因表達(dá)載體的構(gòu)建0215.某質(zhì)粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三種限制酶切割位點(diǎn),同時(shí)還含有四環(huán)素抗性基因和氨芐青霉素抗性基因。利用此質(zhì)粒獲得轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的過(guò)程如圖1所示。(3)在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí),應(yīng)選用 兩種酶對(duì)質(zhì)粒和含抗鹽基因的DNA進(jìn)行切割,以保證重組DNA序列的唯一性。SalⅠ和HindⅢ基因表達(dá)載體的構(gòu)建·02(4)如圖2表示運(yùn)用影印培養(yǎng)法(使一系列培養(yǎng)皿的相同位置上能出現(xiàn)相同菌落的一種接種培養(yǎng)方法)檢測(cè)基因表達(dá)載體是否導(dǎo)入了農(nóng)桿菌。培養(yǎng)基除了含有細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖必需的成分外,培養(yǎng)基A和培養(yǎng)基B分別還含有、 。從檢測(cè)篩選的結(jié)果分析,含有目的基因的是 (填圖2中的數(shù)字)菌落中的細(xì)菌。氨芐青霉素四環(huán)素(或氨芐青霉素和四環(huán)素)4和6普通質(zhì)粒:氨芐+四環(huán)重組質(zhì)粒:氨芐基因工程的基本操作程序①目的基因的篩選與獲取②基因表達(dá)載體的構(gòu)建③將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞④目的基因的檢測(cè)和鑒定00重組DNA分子③將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用方法將目的基因?qū)?br/>植物細(xì)胞將目的基因?qū)?br/>動(dòng)物細(xì)胞將目的基因?qū)?br/>微生物細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞03Ga2+處理法(感受態(tài)細(xì)胞法)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法花粉管通道法顯微注射法將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·植物細(xì)胞031.花粉管通道法:(我國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng))①方法一:用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入 中。②方法二:在植物受粉后的一定時(shí)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 進(jìn)入胚囊。子房花粉管通道受體細(xì)胞:受精卵將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·植物細(xì)胞03【資料】我國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的花粉管通道法,是利用植物授粉后形成的天然花粉管通道,將外源基因攜帶進(jìn)入胚囊,此時(shí)的受精卵未形成細(xì)胞壁,且正在進(jìn)行活躍的DNA復(fù)制,容易將外源DNA片段整合到受體基因組中。我國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的花粉管通道法有什么優(yōu)點(diǎn)?思考操作簡(jiǎn)單、技術(shù)成本低,免去了組織培養(yǎng)以及誘導(dǎo)再生植株的全套人工培養(yǎng)過(guò)程。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·植物細(xì)胞032.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法:(常用)【資料】轉(zhuǎn)化:是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi),并且在受體細(xì)胞內(nèi) 和 的過(guò)程。【資料】農(nóng)桿菌的特點(diǎn):農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含有 質(zhì)粒,當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后,能將Ti質(zhì)粒上的 (可轉(zhuǎn)移的DNA)轉(zhuǎn)移到被侵染的細(xì)胞內(nèi),并且將其整合到該細(xì)胞的 上。維持穩(wěn)定表達(dá)注:農(nóng)桿菌能在自然條件下侵染雙子葉植物和裸子植物,而對(duì)大多數(shù)單子葉植物沒(méi)有侵染能力;隨著轉(zhuǎn)化方法的突破,用農(nóng)桿菌侵染水稻、玉米等多種單子葉植物也取得了成功。TiT-DNA染色體DNA將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·植物細(xì)胞03請(qǐng)根據(jù)農(nóng)桿菌的特點(diǎn),寫(xiě)出利用農(nóng)桿菌進(jìn)行轉(zhuǎn)化的思路。思考Ti質(zhì)粒目的基因植物細(xì)胞植物細(xì)胞染色體DNA農(nóng)桿菌基因表達(dá)載體導(dǎo)入插入表達(dá)新性狀植株轉(zhuǎn)入構(gòu)建兩次拼接①第一次拼接:將 拼接到 上;②第二次拼接(非人工操作):將 拼接到 上。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·植物細(xì)胞03農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中進(jìn)行了兩次拼接,有什么區(qū)別?思考目的基因Ti質(zhì)粒的T-DNA被插入目的基因的T-DNA受體細(xì)胞染色體的DNA兩次導(dǎo)入①第一次導(dǎo)入:將 導(dǎo)入到 上;②第二次導(dǎo)入(非人工操作):將 導(dǎo)入到 上。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·植物細(xì)胞03農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中進(jìn)行了兩次導(dǎo)入,有什么區(qū)別?思考含目的基因的重組Ti質(zhì)粒農(nóng)桿菌含目的基因的T-DNA受體細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·植物細(xì)胞032.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法:①方法一:可以將新鮮的從葉片上取下的圓形小片 ,然后 ,并 ;②方法二:可以將 直接浸沒(méi)在 中一段時(shí)間,然后培養(yǎng)植株并獲得 ,再進(jìn)行 、 等;受體細(xì)胞:與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞再生成植株體細(xì)胞花序含有農(nóng)桿菌的溶液種子篩選鑒定受體細(xì)胞:受精卵將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·動(dòng)物細(xì)胞033.顯微注射法:顯微注射受精卵受體細(xì)胞:受精卵構(gòu)建基因表達(dá)載體并提純利用 將基因表達(dá)載體注入動(dòng)物的 中早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植獲得具有新性狀的動(dòng)物將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·微生物細(xì)胞03單細(xì)胞、繁殖快、易于培養(yǎng)、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少。在基因工程操作中,常以原核生物作為受體細(xì)胞,其中以大腸桿菌應(yīng)用最為廣泛。有什么優(yōu)點(diǎn)?思考大腸桿菌和酵母菌在基因工程中都可以作為受體細(xì)胞,但又有所不同。在生產(chǎn)需要加工和分泌的蛋白質(zhì)時(shí),誰(shuí)更有優(yōu)勢(shì)?思考酵母菌,因?yàn)榻湍妇钦婧思?xì)胞,具有多種細(xì)胞器,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體可以對(duì)翻譯形成的多肽鏈進(jìn)一步加工。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞·微生物細(xì)胞034.Ga2+處理法(感受態(tài)細(xì)胞法):大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞Ca2+混合基因表達(dá)載體緩沖液吸收DNA完成轉(zhuǎn)化Ca2+的作用是什么?思考增加細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性。感受態(tài)細(xì)胞有什么特點(diǎn)?思考細(xì)胞處于一種能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)。基因工程的基本操作程序04重組DNA分子①目的基因的篩選與獲取②基因表達(dá)載體的構(gòu)建③將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞④目的基因的檢測(cè)和鑒定④目的基因的檢測(cè)和鑒定目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后,是否穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性,只有通過(guò)檢測(cè)與鑒定才能知道。目的基因的檢測(cè)與鑒定04類(lèi)型 檢測(cè)內(nèi)容 方法分子水平的檢測(cè) 受體細(xì)胞的染色體DNA上 是否插入了 .目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了 . 目的基因是否翻譯成 .個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定 個(gè)體是否具有相應(yīng) .目的基因(DNA)mRNAPCR等技術(shù)蛋白質(zhì)抗原-抗體雜交技術(shù)性狀抗蟲(chóng)接種實(shí)驗(yàn)、抗病接種實(shí)驗(yàn)等檢測(cè)內(nèi)容及方法逆轉(zhuǎn)錄目的基因的檢測(cè)與鑒定·①PCR等技術(shù)檢測(cè)04提取待測(cè)DNA轉(zhuǎn)基因生物PCR通過(guò)電泳檢測(cè)是否擴(kuò)增出目的基因提取待測(cè)mRNA轉(zhuǎn)基因生物PCR利用目的基因的核苷酸序列設(shè)計(jì)引物。PCR中的引物應(yīng)該根據(jù)什么進(jìn)行設(shè)計(jì)?思考目的基因的檢測(cè)與鑒定·②DNA分子雜交技術(shù)041.檢測(cè)工具: 。帶有標(biāo)記(放射性同位素標(biāo)記或熒光分子標(biāo)記等)的單鏈核酸片段(DNA或RNA),能與目的基因的一條鏈發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)。基因探針利用基因探針檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入的原理是?思考堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。目的基因的檢測(cè)與鑒定·②DNA分子雜交技術(shù)042.基本思路:①制作基因探針,并用 擴(kuò)增;②提取受體細(xì)胞全部DNA并用 擴(kuò)增,與基因探針置于同一培養(yǎng)液;③ 處理,使之全部變?yōu)閱捂?,觀(guān)察是否出現(xiàn)雜交DNA片段。④如果顯示出 ,就表明目的基因已插入染色體DNA中。PCRPCR高溫變性雜交帶目的基因的檢測(cè)與鑒定·②DNA分子雜交技術(shù)043.檢測(cè)受體細(xì)胞是否含目的基因的具體過(guò)程:提取DNA樣本基因組DNA酶切DNA片段電泳轉(zhuǎn)膜硝酸纖維素膜基因探針通過(guò)分子雜交與目的基因結(jié)合,產(chǎn)生雜交信號(hào),能從浩瀚的基因組中把目的基因顯示出來(lái)。待測(cè)DNA目的基因目的基因的檢測(cè)與鑒定·③抗原-抗體雜交技術(shù)041.檢測(cè)對(duì)象: ,即檢測(cè)目的基因是否翻譯/成功表達(dá)。2.基本思路:蛋白質(zhì)從轉(zhuǎn)基因生物中提取出 .用相應(yīng)的抗體進(jìn)行 雜交若出現(xiàn) ,則表明目的基因已形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品。待檢測(cè)蛋白質(zhì)抗原-抗體雜交帶抗原-抗體技術(shù)的原理是?思考抗原與抗體的特異性結(jié)合。目的基因的檢測(cè)與鑒定·個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定實(shí)例04轉(zhuǎn)基因生物 鑒定方法 成功標(biāo)志抗蟲(chóng)植物抗病毒(菌)植物抗鹽植物抗除草劑植物獲取目的基因產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因生物飼喂害蟲(chóng)害蟲(chóng)死亡病毒(菌)感染未染病鹽水澆灌正常生長(zhǎng)噴灑除草劑正常生長(zhǎng)提取細(xì)胞產(chǎn)物與天然產(chǎn)品進(jìn)行功能活性比較功能、活性正常目的基因的檢測(cè)與鑒定04 展開(kāi)更多...... 收起↑ 資源預(yù)覽 縮略圖、資源來(lái)源于二一教育資源庫(kù)