高中生物《基因工程的基本操作程序》課件二（52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 補 原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 非編碼區(qū) 非編碼區(qū) 編碼區(qū) 編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游 與RNA聚合酶結(jié)合位點 啟動子 終止子 不編碼蛋白質(zhì) 編碼蛋白質(zhì) 連續(xù)不間斷 編碼區(qū) 非編碼區(qū) 原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 調(diào)控遺傳信息表達(dá) 上游的RNA聚合酶結(jié)合位點 啟動子 真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 編碼區(qū) 與RNA聚合酶結(jié)合位點 內(nèi)含子 外顯子 啟動子 終止子 編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游 真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 編碼區(qū) 非編碼區(qū) 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 有調(diào)控作用 上游有RNA聚合酶結(jié)合位點 啟動子 非編碼序列 包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子 非編碼序列 包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較 連續(xù) 不連續(xù) 編碼區(qū) 非編碼 轉(zhuǎn)錄 翻譯 轉(zhuǎn)錄 翻譯 1 下列關(guān)于基因結(jié)構(gòu)的認(rèn)識中 正確的是 A 大豆基因中內(nèi)含子是能夠編碼蛋白質(zhì)的序列B 乳酸菌與酵母菌基因結(jié)構(gòu)中都存在外顯子和內(nèi)含子C 大腸桿菌基因與RNA聚合酶結(jié)合位點位于編碼區(qū)的下游D 水稻細(xì)胞基因的編碼區(qū)中存在非編碼序列2 多選 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)的共同特點是 A 編碼區(qū)都有能編碼蛋白質(zhì)的序列B 編碼區(qū)都是連續(xù)的C 非編碼區(qū)都能調(diào)控遺傳信息的表達(dá)D 非編碼區(qū)都有RNA聚合酶結(jié)合的位點 D ACD 基因工程的基本操作程序 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 1 基因工程的操作步驟正確的操作順序是 使目的基因與運載體相結(jié)合 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求 提取目的基因A B C D 目前被較廣泛提取使用的目的基因有 蘇云金桿菌抗蟲基因 人胰島素基因 人干擾素基因 種子貯藏蛋白基因 植物抗病基因等 基因操作的基本步驟 一 提取目的基因 將需要的基因從供體生物的細(xì)胞內(nèi)提取出來 一 提取目的基因 1 目的基因主要是指 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 請舉出三個以上的例子 2 獲取目的基因的常用方法 1 從基因文庫中獲取 2 利用PCR技術(shù)擴增 3 人工合成 1 從基因文庫中獲取目的基因 什么是基因文庫 什么是部分基因文庫 怎樣從基因文庫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 genelibrary 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存 各個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 基因組文庫與部分基因文庫的關(guān)系 思考 基因文庫如何構(gòu)建 將某種生物體內(nèi)的DNA全部提取出來 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 導(dǎo)入受體菌的群體中儲存 每個受體菌都含有了一段不同的DNA片段 也就是說 這個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 這種方法稱 直接分離法 或鳥槍法 如果用某種生物發(fā)育的某個時期的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補DNA 也叫cDNA 片段 與載體連接后儲存在一個受體菌群中 那么 這個受體菌群體就構(gòu)成了這種生物的cDNA文庫 這種方法稱 反轉(zhuǎn)錄法 基因組DNA文庫的構(gòu)建 鳥槍法 直接分離法 用限制酶切成許多片斷 該法最大的缺點是帶有很大的盲目性 工作量大 成功率低 且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去 cDNA文庫的構(gòu)建 反轉(zhuǎn)錄法 基因組DNA文庫 cDNA文庫 基因組DNA文庫與cDNA文庫的比較 3 如何從基因文庫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 1 構(gòu)建基因組DNA文庫時 首先應(yīng)分離細(xì)胞的A 染色體DNAB 線粒體DNAC 總mRNAD tRNA 2 目的基因可從基因文庫中獲得 下列有關(guān)基因文庫的描述正確的是A 某生物的全套基因就是一個基因文庫B 將含有某種生物不同的許多DNA片段 導(dǎo)入某個生物體內(nèi) 則這個生物就是一個基因文庫C 含有一種生物所有基因的基因文庫叫做基因組文庫D 含有一種生物的一部分基因的基因文庫叫cDNA文庫 A C 2 利用PCR技術(shù)擴增目的基因 PCR 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是一項生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù) 通過此技術(shù) 可獲取大量的目的基因 PCR技術(shù) 原理 前提 原料方式 PCR擴增儀 DNA復(fù)制 一段已知目的基因的核苷酸序列 以 方式擴增 即 n為擴增循環(huán)的次數(shù) 指數(shù) 2n 模板DNA DNA引物 四種脫氧核苷酸 熱穩(wěn)定DNA聚合酶 Taq酶 離子 過程 變性 退火 延伸三步曲 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的特定互補部位相配對和結(jié)合延伸 加熱至70 75 以目的基因為模板 合成互補的新DNA鏈 1 在遺傳工程中 若有一個控制有利性狀的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)制時應(yīng)給予的條件是 雙鏈DNA分子為模板 ATGTG或TACAC模板鏈 四種脫氧核苷酸 四種核苷酸 DNA聚合酶 熱穩(wěn)定DNA聚合酶 引物 溫度變化 恒溫A B C D D 2 在基因工程中 把選出的目的基因 共1000個脫氧核苷酸對 其中腺嘌嶺脫氧核苷酸是460個 放入DNA擴增儀中擴增4代 那么 在擴增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是A 540個B 8100個C 17280個D 7560個 B 3 人工合成 根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA 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 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 基因組文庫法C cDNA文庫法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 從基因文庫中獲取目的基因 利用PCR技術(shù)擴增目的基因 反轉(zhuǎn)錄法 通過DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成A B C D A D 二 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 核心 1 用一定的 切割質(zhì)粒 使其出現(xiàn)一個切口 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 1 過程 質(zhì)粒 目的基因 限制酶處理 一個切口兩個黏性末端 兩個切口獲得目的基因 DNA連接酶 表達(dá)載體 同一種 1 過程 1 目的基因與運載體結(jié)合所需的條件有 同一種限制酶 具有抗性基因的質(zhì)粒 RNA聚合酶 目的基因 DNA連接酶 四種脫氧核苷酸 ATPA B C D D 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 同時使目的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用 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 不可以 因為目的基因在表達(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子才能比較有利于基因的表達(dá) 2 通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動子 只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無法轉(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 為了增強目的基因的表達(dá)水平 往往還要增加一些其他調(diào)控元件 如增強子等 5 有時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)識存在部位的基因 或做成目的基因與標(biāo)識基因的融合基因 如綠色熒光蛋白基因等 3 基因表達(dá)載體的組成 它們有什么作用 a 目的基因 b 啟動子 c 終止子 d 標(biāo)記基因 位于基因的首端 是mRNA結(jié)合位點 位于基因的末端 終止轉(zhuǎn)錄 檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 1 多選 一個基因表達(dá)載體的構(gòu)建應(yīng)包括A 目的基因B 啟動子C 終止子D 標(biāo)記基因 ABCD 2 下列關(guān)于基因表達(dá)載體的敘述不正確的是A 啟動子是與RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位 是起始密碼B 啟動子和終止子都是特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段 對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 能感染雙子葉植物和祼子植物 對單子葉植物無感染能力 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)化過程 Ti質(zhì)粒目的基因 構(gòu)建 表達(dá)載體 植物細(xì)胞 植物細(xì)胞染色DNA 新性狀 農(nóng)桿菌 2 基因槍法 基因槍法又稱微彈轟擊法 是利用壓縮氣體產(chǎn)生的動力 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 花粉通道發(fā) 植物花粉在柱頭上萌發(fā)后 花粉管要穿過花柱直通胚囊 花粉管通道法就是在植物受粉后 花粉形成的花粉管還未愈合前 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)雱游锛?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)相對少 過程 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DNA 1 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)簡單 操作方便B 繁殖速度快C 遺傳物質(zhì)含量少 簡單D 性狀穩(wěn)定 變異少2 基因工程常用的受體細(xì)胞有 大腸桿菌 枯草桿菌 支原體 動植物細(xì)胞A B C D B D 3 基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的 在基因操作的基本步驟中 不進(jìn)行堿基互補配對的步驟是A 人工合成基因B 目的基因與運載體結(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 8 采用基因工程的方法培育抗蟲棉 下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是 將毒素蛋白質(zhì)注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中 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 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 B C D C 四 目的基因的檢測與鑒定 檢測 導(dǎo)入檢測 目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 方法 DNA分子雜交 表達(dá)檢測 轉(zhuǎn)錄檢測 分子雜交 翻譯檢測 抗原抗體雜交 分子檢測法 鑒定 抗蟲鑒定抗病鑒定活性鑒定等 個體水平的鑒定 知識延伸 DNA分子雜交技術(shù) 該方法是根據(jù)堿基互補配對原則 把互補的雙鏈DNA解開 把單股的DNA小片段用同位素 熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑等進(jìn)行標(biāo)記 之后同被檢測的DNA中的同源互補序列雜交 從而檢出所要查明的DNA或基因 返回 DNA 附著在膜上 硝化纖維素 加探針 報告基因 含熒光素分子 變性 DNA雜交 如檢測SARS病毒等 a b c d 1 利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出人的胰島素 聯(lián)系前面有關(guān)細(xì)胞器功能的知識 結(jié)合基因工程操作程序的基本思路 思考一下 若要生產(chǎn)人的糖蛋白 可以用大腸桿菌嗎 有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價結(jié)合的糖鏈 這些糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體上加工完成的 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體存在于真核細(xì)胞中 大腸桿菌不存在這兩種細(xì)胞器 因此 在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的 2 珠蛋白是動物血紅蛋白的重要組成成分 當(dāng)它的成分異常時 動物有可能患某種疾病 如鐮刀形細(xì)胞貧血癥 假如讓你用基因工程的方法 使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的 珠蛋白 想一想 應(yīng)如何進(jìn)行設(shè)計 尋根問底 1 利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出人的胰島素 聯(lián)系前面有關(guān)細(xì)胞器功能的知識 結(jié)合基因工程操作程序的基本思路 思考一下 若要生產(chǎn)人的糖蛋白 可以用大腸桿菌嗎 有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價結(jié)合的糖鏈 這些糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體上加工完成的 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體存在于真核細(xì)胞中 大腸桿菌不存在這兩種細(xì)胞器 因此 在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的 2 珠蛋白是動物血紅蛋白的重要組成成分 當(dāng)它的成分異常時 動物有可能患某種疾病 如鐮刀形細(xì)胞貧血癥 假如讓你用基因工程的方法 使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的 珠蛋白 想一想 應(yīng)如何進(jìn)行設(shè)計 尋根問底 復(fù)習(xí)題 1 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞有哪些方法 試舉例說明 2 簡述農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 3 根據(jù)農(nóng)桿菌可將目的基因?qū)腚p子葉植物的機理 你能分析出不能導(dǎo)入單子葉植物的原因嗎 若將一個抗病基因?qū)胄←溨?理論上講你應(yīng)該怎樣做 要選擇合適的農(nóng)桿菌菌株 因為不是所有的農(nóng)桿菌菌株都可以侵染單子葉植物 要加趨化和誘導(dǎo)的物質(zhì) 一般為乙酰丁香酮等 目的是使農(nóng)桿菌向植物組織的受傷部位靠攏 趨化性 和激活農(nóng)桿菌的Vir區(qū) 誘導(dǎo) 的基因 使T DNA轉(zhuǎn)移并插入到染色體DNA上 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 3 有關(guān)基因工程的敘述中 錯誤的是 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 4 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 只有通過鑒定和檢測才能知道 下列屬于目的基因檢測和鑒定的是 檢測受體細(xì)胞中是否有目的基因 檢測受體細(xì)胞中是否有致病基因 檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA 檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)A B C D C C 5 基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的 在基因操作的基本步驟中 不進(jìn)行堿基互補配對的步驟是A 人工合成目的基因B 目的基因的檢測和表達(dá)C 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D 目的基因與運載體結(jié)合 多選 人們利用基因工程的方法 用大腸桿菌生產(chǎn)人類胰島素 這一過程涉及到A 用適當(dāng)?shù)拿笇σ葝u素基因與運載體進(jìn)行切割并連接B 把重組后的DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)菌內(nèi)進(jìn)行擴增C 檢測重組DNA分子是否導(dǎo)入受體細(xì)菌內(nèi)并表達(dá)出性狀D 篩選出能產(chǎn)生胰島素的 工程菌 ABCD 下列哪項不屬于基因工程技術(shù)的步驟A 基因轉(zhuǎn)移B 基因擴增C 基因檢測D 基因表達(dá) B 非編碼區(qū) 非編碼區(qū) 編碼區(qū) RNA聚合酶結(jié)合位點 外顯子 內(nèi)含子 終止子 基因的結(jié)構(gòu) 啟動子 原核 真核 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