高中生物《基因工程的基本操作程序》課件七（33張PPT）（人教版選修3）

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歡迎進(jìn)入生物課堂 基因工程的基本操作程序 專題 基因工程 基因工程的基本操作程序主要包括四個(gè)基本步驟 1 目的基因的獲取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 目的基因的檢測與鑒定 步驟一 目的基因的獲取 目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因 獲取目的基因是實(shí)施基因工程的第一步 如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因 還有植物的抗病 抗病毒 抗細(xì)菌 基因 種子貯藏蛋白的基因 以及人的胰島素基因 干擾素基因等 目的基因的提取方法 直接分離基因人工合成基因 反轉(zhuǎn)錄法根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA 鳥槍法 1 鳥槍法 散彈射擊法 用限制酶將供體細(xì)胞中的DNA切成許多片段 將這些片段分別載入運(yùn)載體 然后通過運(yùn)載體分別轉(zhuǎn)入不同的受體細(xì)胞 讓供體細(xì)胞提供的外源DNA的所有片段分別在各個(gè)受體細(xì)胞中大量復(fù)制 即擴(kuò)增 從中找出含有目的基因的細(xì)胞 再利用一定發(fā)方法將目的基因的DNA片段分離出來 1 反轉(zhuǎn)錄法 以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板 反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA 然后在酶的作用下合成雙鏈DNA 從而獲得所需的基因 目的基因的mRNA 單鏈DNA cDNA 雙鏈DNA 即目的基因 反轉(zhuǎn)錄 合成 2 人工合成基因法 2 根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法 根據(jù)已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列 推測出相應(yīng)的信使RNA序列 然后按照堿基互補(bǔ)配對原則 推測出它的結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列 再通過化學(xué)方法 以單核苷酸為原料合成目的基因 蛋白質(zhì)的氨基酸序列 mRNA的核苷酸序列 結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列 推測 推測 目的基因 化學(xué)合成 上述三種目的基因提取的方法有何優(yōu)缺點(diǎn) 操作簡便廣泛使用 工作量大 盲目 分離出來的有時(shí)并非一個(gè)基因 專一性強(qiáng) 操作過程麻煩 mRNA很不穩(wěn)定 要求的技術(shù)條件較高 專一性最強(qiáng) 僅限于合成核苷酸對較少的簡單基因 哪些新技術(shù)能大大簡化基因工程的操作技術(shù) 1 DNA序列自動(dòng)測序儀 2 PCR技術(shù) 對提取出來的基因進(jìn)行核苷酸序列分析 使目的基因的片段在短時(shí)間內(nèi)成百萬倍地?cái)U(kuò)增 3 從基因文庫中獲取目的基因 基因文庫 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 稱為基因文庫 genelibrary 基因組文庫 基因文庫中包含了一種生物所有的基因 這種基因文庫叫做基因組文庫 部分基因文庫 基因文庫中包含了一種生物的一部分基因 這種基因文庫叫做部分基因文庫 用DNA重組技術(shù)將某種生物的總DNA用特定的限制性內(nèi)切酶切割成一個(gè)個(gè)片段 然后將這些片段隨機(jī)地連接在某些質(zhì)?；蚱渌d體上 再將它們轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)乃拗骷?xì)胞中 通過細(xì)胞的增殖而構(gòu)成各個(gè)片段的無性繁殖系 克隆 當(dāng)這些克隆多到可以包括某種生物的全部基因時(shí) 這一批克隆的總體就稱為該種生物的基因文庫 這一定義也適用于線粒體DNA和葉綠體DNA 分別稱為某種生物的線粒體基因文庫或葉綠體基因文庫 為了有效地保存基因文庫 可通過細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上繁殖而使包含各個(gè)特定DNA片段的細(xì)菌增多 通過分子雜交的方法 可以篩選出包含有所需基因的DNA片段的細(xì)菌 或噬菌體 經(jīng)過擴(kuò)增得到大量這樣的細(xì)菌 或噬菌體 從中便可分離出所需基因的DNA片段 建立和使用基因文庫是分離高等真核生物基因的有效手段 對于基因定位和基因工程的研究都很有用 步驟二 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 1 用一定的限制酶切割質(zhì)粒 使其出現(xiàn)一個(gè)切口 露出黏性末端 2 用同一種限制酶切斷目的基因 使其產(chǎn)生相同的黏性末端 3 將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處 再加入適量DNA連接酶 形成了一個(gè)重組DNA分子 重組質(zhì)粒 目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合過程 實(shí)際上是不同來源的基因重組的過程 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 步驟三 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 直接導(dǎo)入法有電擊 顯微注射 直接吸收 基因槍等方法 1 電擊法 借助電擊儀高壓脈沖把目的基因打入宿主細(xì)胞 2 顯微注射法 利用微量注射器在顯微鏡下直接把目的基因注入宿主細(xì)胞 3 直接吸收法 把目的基因和宿主細(xì)胞混在一起 讓其吸收 4 基因槍法 在金屬微粒上涂一層目的基因 然后發(fā)射到宿主細(xì)胞中 間接導(dǎo)入法常用的載體是質(zhì)粒 噬菌體 科斯質(zhì)粒 1 質(zhì)粒是細(xì)菌染色體DNA以外的環(huán)狀雙鏈DNA分子 它能自我復(fù)制 也可整合到細(xì)胞染色體DNA中與其一起表達(dá) 質(zhì)粒通常還含有標(biāo)記基因 這可以從細(xì)胞的表型特征來識(shí)別 2 噬菌體是一種細(xì)菌病毒 其環(huán)狀雙鏈DNA可以作為目的基因的載體 3 科斯質(zhì)粒是一種雜種質(zhì)粒 含有質(zhì)粒和 噬菌體的部分順序 很適合用作真核生物基因的載體 1 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞 2 將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞 3 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是 首先用Ca2 處理細(xì)胞 以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性 使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài) 這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞 第二步是將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合 在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 完成轉(zhuǎn)化過程 第二步目的基因在受體細(xì)胞內(nèi) 隨其繁殖而復(fù)制 由于細(xì)菌繁殖的速度非?？?在很短的時(shí)間內(nèi)就能獲得大量的目的基因 1 將細(xì)菌用CaCl2處理 以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性 2 使含有目的基因的重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞 3 目的基因在受體細(xì)胞內(nèi) 隨其繁殖而復(fù)制 由于細(xì)菌繁殖的速度非常快 在很短的時(shí)間內(nèi)就能獲得大量的目的基因 步驟四 目的基因的檢測與鑒定 不能 受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀 才能說明目的基因完成了表達(dá) 受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎 若不能表達(dá) 要對抗蟲基因再進(jìn)行修飾 前三步的處理十分繁鎖 為保證目的基因得到有效利用 通常用大量的受體細(xì)胞來接受不多的目的基因 這樣 處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少 必須將它從中檢測出來 細(xì)菌的檢測 將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落 檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物 淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落 保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng) 研究 多細(xì)胞生物的檢測 將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個(gè)體 檢測這些個(gè)體是否攝入目的基因 攝入的基因是否表達(dá) 是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀 淘汰無變化的個(gè)體 保留有相應(yīng)變化的個(gè)體進(jìn)一步培養(yǎng) 研究 例 用棉鈴飼喂棉鈴蟲 如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀 說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá) 如蟲吃后中毒死亡 則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá) 1 以下說法正確的是 A 所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列B 質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體C 運(yùn)載體必須具備的條件之一是 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn) 以便與外源基因連接D 基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來 C 練習(xí) 2 不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是A 能復(fù)制 B 有多個(gè)限制酶切點(diǎn)C 具有標(biāo)記基因D 它是環(huán)狀DNA D 練習(xí) 3 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連接起來B 限制性內(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內(nèi)切酶 A 練習(xí) 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 D 練習(xí) 5 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)配對的步驟是 A 人工合成目的基因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 目的基因的檢測和表達(dá) C 練習(xí) 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全