高中生物(新人教版)选修三：专题1《基因工程》：1.2《基因工程的基本操作程序》课件(新人教版选修3)

一、目的基因的获取 mRNA
反转录酶
（一）从基因文库中直接获取 1.基因文库 2)cDNA文库 (cDNA library) cDNA( 互补DNA)： 是由生物的某一特定器官或 特定发育时期细胞内的mRNA 经体外反转录后形成的互补 DNA片段，与载体连接后储 存在一个受体菌群中，这个 受体菌群就叫做这种生物的 cDNA文库
答案：（1）a a （2）基因枪 法（花粉管通道法） （3）植物组织培养（1分） 脱分化 （去分化） 再分化 （4）耐盐基因（目的基因） 一定 浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）
练习
1）以下说法正确的是 （C ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多 个限制酶切点，以便与外源基因连接 D、基因控制的性状都能在后代表现出来
1.2 基因工程的基本操作程序
基因工程基本操作的四个步骤
1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
请阅读P9第一和二两段
编码蛋白质的结构基因 (一)、目的基因主要是______________________
请举出三个以上的例子 （二）、获取目的基因的常用方法有哪些? 1、从基因文库中获取 2、利用PCR技术扩增 3、人工合成
练习
4）有关基因工程的叙述正确的是 （ D ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体
D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供 资料
练习
5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计 施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行 碱基互补配对的步骤是 （C ） A、人工合成目的基因
B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
(四)目的基因的检测与鉴定
——检查是否成功
检测—
①检测转基因生物染色体的DNA 上是否插入了目的基因 方法—— DNA分子杂交 ②检测目的基因是否转录出了mRNA 方法—— 分子杂交（注意与上不同之处） ③检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法—— 抗原抗体杂交
启动子
与RNA聚合酶 结合位点
编码区下游
终止子
外显子
内含子
外显子： 能够编码蛋白质的序列叫做外显子 内含子： 不能够编码蛋白质的序列叫做内 含子
真核 细胞 的 基因 结构
编码区
外显子：能编码蛋白质的序列 内含子：不能编码蛋白质的序列
非编码区：有调控作用的核苷酸序列， 包括位于编码区上游的RNA 聚合酶结合位点（启动子）。 非编码序列： 包括非编码区和内含子
1、将目的ห้องสมุดไป่ตู้因导入植物细胞的方法：
（1）农杆菌转化法
①农杆菌特点：
易感染双子叶植物和裸子植物，对大多 数单子叶植物没有感染能力
②原理：Ti质粒上的T---DNA可以转 移到受体细胞，并整合到受体细胞染 色体的DNA上。
③过程：
④优点
（2）基因枪法 （3）花粉管通道法
2、将目的基因导入动物细胞 ①方法：显微注射法 ②程序：
非编码区 编码区上游 启动子
原核 细胞 的 基因 结构
编码区
非编码区 编码区下游 终止子
编码区 ：能转录相应的信使RNA，能 编码蛋白质 非编码区 ①不能转录为信使RNA，不能 编码蛋白质。
②有调控遗传信息表达的核 苷酸序列.包括启动子和终止子
2、真核细胞的基因结构
非编码区 编码区 非编码区
编码区上游
鉴定—— 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
（1）方法: （2）过程: DNA分子杂交
①.首先取出转基因生物的基因组DNA
②.用含目的基因的DNA片段用放射性同位素 等作标记,以此做探针
③.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显 示出杂交带,表明染色体已插入染色体DNA中
归纳步骤
DNA分子杂交示意图
采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分 子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补 的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合 在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序 列的部位，仍然是两条游离的单链。 P15思考与探究
⑥过程：
a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板 氢键 在热作用下，_____断裂，形成___________ 单链DNA
b、退火（复性55℃-65℃）：系统温度降低，引 双链 物与DNA模板结合，形成局部________。 c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下， DNA链 合成与模板互补的________。
cDNA
基因重组
一、目的基因的获取
（一）从基因文库中直接获取 ①基因文库的分类
按照外源DNA片段的来源： 从特定组织提取的染色体基因组DNA ---基因组DNA文库（总） mRNA反转录成的cDNA拷贝----cDNA文库（部分）
②基因文库的目的
为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。
3、原核细胞与真核细胞的基因结构比较
原核细胞 编码区是 _____的 连续 真核细胞 编码区是间隔的、 _____的 不连续
不同点 相同点
编码区 都由能够编码蛋白质的______和具有 调控作用的______区组成的 非编码
思 编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核 考 细胞与真核细胞基因结构一样长吗？
1、原核细胞的基因结构 非编码区 编码区上游 启动子 编码区 非编码区 编码区下游 终止子
与RNA聚合酶结合位点
RNA聚合酶:能够识别启动子上结合位点的一种 蛋白质.
RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点， 并与其结合。 转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，并 以DNA分子的一条链为模板合成RNA。 转录完毕后，RNA链释放出来，紧接着RNA聚 合酶也从DNA模板链上脱落下来。
练习1：(2008理综山东卷)为扩大可耕地面积，增 加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备 受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐 水稻新品系。 （2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方 法有农杆菌转化法和 法。 （3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要 利用 技术，该技术的核心是 和 。 （4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既 要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交 检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株 的耐盐性。
三将目的基因导入受体细胞
受体细胞 目的基因进入_________内，并且在 （一）转化： 稳定 表达 受体细胞内维持_____和_____的过程 将目的基因导入 植物细胞 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
（二）方法
将目的基因导入 ——显微注射法 动物细胞 将目的基因导入 ——感受态细胞 微生物细胞
逆转录法 目的基因的信使RNA
逆转录
化学合成法 肽链氨基酸序列
推测
单链DNA
合成
信使RNA序列
推测
基因的核苷酸序列
合成
目的基因
目的基因
基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较
怎样从基因文库中得 到我们所需的目的基 因呢?
④从基因文库中得到目的基因的方 法
依据：目的基因的有关信息。 如：根据基因的核苷酸序列
3、人工合成法：
基因较小，核苷酸序列已知，可以 利用DNA合成仪人工合成
1、原核细胞的基因结构 非编码区 编码区上游 启动子 编码区 非编码区 编码区下游 终止子
与RNA聚合酶结合位点
启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断， 它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱 动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质 终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断， 能终止mRNA的转录
1. 获取目的基因
从基因文库 利用PCR 化学方法人工合成
2. 构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
3. 将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法、显微注射法
4. 目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译 鉴定：
练习1：(2008理综山东卷)为扩大可耕地面积， 增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利 用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出 了耐盐水稻新品系。 （1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所 用的限制性内切酶作用于图中的 处， DNA连接酶作用于 处。（填“a”或 “b”）
目的基因表达载体提纯 显微注射 受精卵 取卵（受精卵） 新性状动物
3、将目的基因导入微生物细胞 ①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少 ②方法：
用Ca2+处理细胞 感受态细胞 表 达载体与感受态细胞混合 感受态 细胞吸收DNA分子
四、目的基因的检测与鉴定
——检查是否成功
（一）、检测 1、检测转基因生物染色体的DNA上是否插入 了目的基因
2、检测目的基因是否转录出了mRNA ①方法:
分 子 杂 交
②过程: 用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若 出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法: 抗原抗体杂交
（二）、鉴定（个体生物学水平） 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
归纳步骤
归纳: 基因工程的基本操作程序
一、目的基因的获取
基因组DNA 限制酶
（一）从基因文库中直接获取 1.基因文库 1)基因组文库(Genomic library)
基因重组
体外包装
转化细菌
是指将某种生物体的全部基因组 DNA用限制性内切酶或机械力量 切割成一定长度范围的DNA片段， 再与合适的载体在体外重组后， 导入受体菌的群体中储存，这个 群体就称为该生物基因组文库。 其目的是分离有用的目的基因和 保存某种生物的全部基因。
基因的功能
基因在染色体上的位置 基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质等特性
2、利用PCR技术扩增目的基因
聚合酶链式反应 ① 概念：PCR全称为_______________，是一项 特定DNA片段 体外 在生物____复制___________的核酸合成技术 DNA复制 ②原理：__________
要有一段已知目的基因的核苷酸序列（前提条件） ③条件：_______________________、 四种脱氧核苷酸 一对引物 _______________、___________ 、 DNA聚合酶 ___________.等 指数 2n ④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循 环的次数） ⑤结果： 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
练习
2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 （ D）
D、它是环状DNA
练习
3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ A ）
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞
D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
一、目的基因的获取
（一）从基因文库中直接获取 2.基因文库的构建方法 ①：直接分离法 (鸟枪法) 多用于原核生物 供体细胞中的DNA
限制酶
许多DNA片段 运载体
导入
目的基因
分离
受体细胞
外源DNA扩增
产生特定性状
一、目的基因的获取
（一）从基因文库中直接获取 2.基因文库的构建方法
②人工合成法（真核生物）
二、基因表达载体的构建
——基因工程的核心
1、目的：
使目的基因在受体细胞中稳定存在， 并且可以遗传给下一代，同时使目的 基因能够表达和发挥作用。
所需物质：
它们各自 的作用是 什么?
2、基因表达载体的组成：
复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因
它们各自 的作用是 什么?
启动子：位于基因的首端的 一段特殊的DNA片断，它是 RNA聚合酶识别和结合的部 位，有了它才能驱动基因转 录出mRNA，最终获得蛋白质 终止子：位于基因的尾端的 一段特殊的DNA片断，能终 止mRNA的转录 标记基因的作用是为了鉴别 受体细胞中是否含有目的基 因，从而将有目的基因的细 胞筛选出来