《基因工程的基本操作程序》ppt
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人教版教学课件湖南省安仁一中生物必修三《12基因工程的基本操作程序》课件
b、复性（55℃-65℃）：系统温度降低，引 双链 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________。 物
PCR扩增仪
PCR技术 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：__________ 要有一段已知核苷酸序列的目的基因 ③条件：_______________________、 四种脱氧核苷酸 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
受体 细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
动物细胞 原核细胞
Байду номын сангаас
显微注射技术
感受态法
适用于 双子叶植物
裸子植物
农杆菌转化法
适用于
单子叶植物
基因枪法
柱头
花药
雌 蕊
雄 蕊
花柱
花丝 胚珠
子房壁
子房
适用于
被子植物
花粉管通道法
将目的基因导入动物细胞 ①方法：显微注射法 ②程序：
目的基因表达载体提纯 显微注射 受精卵 取卵（受精） 新性状动物
5/
3/
5/G—G 3/ C—C
T—C 3/ 5/ G—A
3/ 5/
5/
3/
5/G—G
T—C 3/ A—G
3/ 5/
高温 变性
PCR扩增仪
PCR技术 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：__________ 要有一段已知核苷酸序列的目的基因 ③条件：_______________________、 四种脱氧核苷酸 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
受体 细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
动物细胞 原核细胞
Байду номын сангаас
显微注射技术
感受态法
适用于 双子叶植物
裸子植物
农杆菌转化法
适用于
单子叶植物
基因枪法
柱头
花药
雌 蕊
雄 蕊
花柱
花丝 胚珠
子房壁
子房
适用于
被子植物
花粉管通道法
将目的基因导入动物细胞 ①方法：显微注射法 ②程序：
目的基因表达载体提纯 显微注射 受精卵 取卵（受精） 新性状动物
5/
3/
5/G—G 3/ C—C
T—C 3/ 5/ G—A
3/ 5/
5/
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5/G—G
T—C 3/ A—G
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高温 变性
基因工程的基本操作程序PPT课件
②原理：_D_N_A_复__制____
③条件：_已__知_基__因__的__核_苷__酸__序_列_______、 _四_种__脱__氧__核_苷__酸____、__一__对__引_物____ 、
__耐_热__的__D_N_A聚__合. 酶（Taq酶） ④方式：以__指_数__方式扩增，即__2_n _（n为扩增循
1.2 基因工程的基本操作程序
原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格 的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋 予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要 的新的生物类型和生物产品。（既是概念，又是 原理） 基因重组
1
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
2
一、目的基因的获取
1、目的基因主要是指_编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因___
2、获取人工合成3(一)从基因中获取目的基因1.基因
将含有某种生物不同基因的许多 DNA片断，导入到受体菌的群体中，各 个受体_D_N_A_链___。
7
8
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
6
Байду номын сангаас
⑥过程： a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_氢__键__断裂，形成__单__链_D_N_A____ b、退火（复性55℃-60℃）：系统温度降低，引 物与DNA模板结合，形成局部___双_链____。 c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，从基因基因组部分基因
（如:cDNA）4基因组 与 部分5
(二)利用PCR技术扩增目的基因
③条件：_已__知_基__因__的__核_苷__酸__序_列_______、 _四_种__脱__氧__核_苷__酸____、__一__对__引_物____ 、
__耐_热__的__D_N_A聚__合. 酶（Taq酶） ④方式：以__指_数__方式扩增，即__2_n _（n为扩增循
1.2 基因工程的基本操作程序
原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格 的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋 予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要 的新的生物类型和生物产品。（既是概念，又是 原理） 基因重组
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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
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一、目的基因的获取
1、目的基因主要是指_编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因___
2、获取人工合成3(一)从基因中获取目的基因1.基因
将含有某种生物不同基因的许多 DNA片断，导入到受体菌的群体中，各 个受体_D_N_A_链___。
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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
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Байду номын сангаас
⑥过程： a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_氢__键__断裂，形成__单__链_D_N_A____ b、退火（复性55℃-60℃）：系统温度降低，引 物与DNA模板结合，形成局部___双_链____。 c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，从基因基因组部分基因
（如:cDNA）4基因组 与 部分5
(二)利用PCR技术扩增目的基因
基因工程的基本操作程序完整ppt课件
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8
基因工程的基本操作流程
编辑版pppt9基因组和部分基因基因组部分基因编辑版pppt10
基因组和部分基因编辑版pppt11
cDNA合成过程
第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互 补的DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。
第二步，核酸酶H使RNA-DNA杂交分子中的RNA 链降解，使之变成单链的DNA。
第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用 下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。
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12
利用PCR技术扩增目的基因
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原理: DNA双链复制
前提: 要有一段已知 目的基因的脱 氧核苷酸序列， 以便合成引物。
13获取目的基因从基因中获取 利用PCR技术扩增 利用化学方法人工合成
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
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将目的基因导入受体细胞（动物细胞） 显微注射法
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将目的基因导入受体细胞（微生物细胞） Ca2+处理
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目的基因的检测与鉴定
检测:
是否插入目的基因 是否转录 是否翻译
鉴定:
功能活性鉴定 抗性鉴定
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基因操作的基本步骤
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基因操作的基本步骤
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（2）要选择强启动子或组织特异性启动子。启动子有强 有弱，选择强启动子可以增加转录活性，使基因产 物量增多。如果希望基因在生物的某个组织表达， 如只在植物种子中表达，就要选择种子中特异表达 的启动子。
基因工程的基本操作程序ppt课件
(2)PCR 扩增的过程：目的基因 DNA 受热变性后解 链为单链，引物与单链相应的互补序列结合，然后在 DNA 聚合酶作用下进行延伸，如此重复循环多次。由于延伸后 得到的产物同样可以和引物结合，因而每一次循环后目的 基因的量可以增加一倍，即成指数形式扩增(约为 2n，其 中 n多种互补 DNA(cDNA)片段，
并与载体连接后储存在物大量的基因。
3．目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维
持稳定和表达的过程，称为转化。基因工程中常用的受
体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和
动植物细胞等。受体细胞不同，导入方法不同。
受体细胞
方法
①农杆菌转化法：目的基因插入Ti质 粒的T-DNA→农杆菌→导入植物细胞 →稳定维持和表达
植物细胞 ②基因枪法：是单子叶植物中常用的 (体细胞) 一种基因转化方法，但是成本较高
以上几种方法，在导入受体细胞之前，都必须进 行目的基因表达载体的构建，也就是说导入受体细胞的必 须是重组 DNA 分子，而不能直接导入目的基因。
典例研析
【典例 2】 目的基因与运载体结合所需的条件有
() ①同一种限制酶 ②具有抗性基因的质粒 ③RNA
聚合酶 ④目的基因 ⑤DNA 连接酶 ⑥四种脱氧核苷 酸
答案：B
2．以下关于 PCR 技术的说法，不正确的是( ) A．生物体内 DNA 的复制也称为 PCR B．该技术操作过程中要遵循碱基互补配对原则 C．PCR 过程中 DNA 的数量呈指数形式扩增 D．可在 PCR 扩增仪中自动完成 解析：PCR 是在生物体外复制特定 DNA 的技术，生
物体内 DNA 的自我复制不叫 PCR 技术。 答案：A
三、将目的基因导入受体细胞
1．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化 法、基因枪法、花粉管通道法。
【课件】2023届高三生物一轮复习课件：基因工程的基本操作程序
b.用农杆菌感染时，优先选择 受伤的
（受伤的/完好的）叶
片与重组质粒的农杆菌培养，选用该叶片的理由
是
叶片伤口处的细胞可释放大量的酚类。物质，可吸引农杆菌
三.基因工程的基本操作程序 3DNA三.基因工程的基本操作程序
1.目的基因的获取 ②基因的种类: 基因组和部分基。因
基因组DNA与cDNA的比较类型 大小基因中启动子（具有启动作用 的DNA片段） 基因中内含子(位于编码蛋白质 序列的非编码DNA片段）
2.基因表达载体的构建—基因工程的核心：
（1）构建目的：
①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。
②使目的基因能够表达和发挥作。用
（2）构建过程：
同种限制酶
如果使用两种限制酶同时切割目的基因和质粒，有何优点?
。
可防止目的基因和质粒自身环化以及目的基因与运载体的反向连接
若只考虑两两连接，质粒和目的基因至少可以连接 3 种；
【思考】合成引物时是否需要知道目的基因的所有的碱基序列？
三.基因工程的基本操作程序 1.目的基因的获取
(3)利用PCR技术扩增目的基因 ⑥两种引物的要求：
引物自身不能环化 两种引物之间不能互补配对 引物长度不宜过短，防止。引物随机结合
三.基因工程的基本操作程序 例.设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标 注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。
③终止子：使 转录 终止的特殊结构的DNA片段。
④标记基因：四环素抗性基因，卡那霉素抗性基因，氨苄青霉素抗性基
种类：
因等抗生素抗性基因 。
作用： 用于鉴别和筛选含有目的基。因的受体细胞
⑤复制原点： DNA分子复制的。起点
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(三)将目的基因导入受体细胞
• 常用的受体细胞：
动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、酵母菌等。
• 将目的基因导入受体细胞的原理：
借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
受体细胞 内，并且在 转化——目的基因进入_________ 稳定 和_____ 表达 的过程 受体细胞内维持_____
2014-4-9
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(三)将目的基因导入受体细胞 农杆菌转化法 导入关信息。
如：根据基因的核苷酸序列 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
C，导入基因组文入动物细胞 ①方法：显微注射法 ②程序：
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
常用法：Ca2+处理 常用菌：大肠杆菌 微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少 过程：
Ca2+处理
大肠杆菌
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
(四)目的基因的检测与鉴定 ①导入检测：目的基因是否导入受体细胞 方法—— DNA分子杂交 分 检测 转录检测——分子杂交 子 检 ②表达检测 测 翻译检测——抗原抗体杂交 法 抗虫鉴定 鉴定 抗病鉴定
个体水平的鉴定
活性鉴定等
知识延伸——DNA分子杂交技术
该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链 DNA解开，把单股的DNA小片段用同位素、荧光分子或 化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的 同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。
原核细胞的基因结构(补充内容） 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
原核 细胞 的 基因 结构 编码区 ：编码蛋白质 ,连续不间断 ①不编码蛋白质。
非编码区 ②调控遗传信息表达,上 游有启动子，下游有终止子
真核细胞的基因结构（补充内容）
非编码区
1.过程: （1）用一定的_________ 限制酶 切 割质粒，使其出现一个切口， 黏性末端 露出____________ 。 （2）用同一种限制酶 ___________切断目 的基因，使其产生相同 _____ 的黏性末端 ____________。
切口 （3）将切下的目的基因片段插入质粒的______ DNA连接酶 ，形成了一个重组 处，再加入适量___________ DNA分子（重组质粒）
2、基因表达载体的组成：
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
3、目的基因主要是指_______________ 的结构基因。 编码蛋白质 获根据基因的_________ 染色体 上的位置，基因的________ 转录 产物mRNA，基 ________ 因的_______ 表达 产物蛋白质等获取目的基因。（2）利用 PCR技术扩增目的基因，该技术是一项在________ 体外 完 成的核酸合成技术，前提条件是有一段已知目的基因的 ________ 核苷酸 序列，以便于合成_________ 引物 。（3）如果基 因较小且核苷酸序列已知，可以通过____________ 人工合成 方 法。
（2）基因枪法
基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目 的基因与其整合并表达的方法。
（3）花粉通道法
植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊。 花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合 前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基 因借助花粉管通道进入受体细胞。
思考：
比较PCR体外扩增技术与DNA复制的 异同点？
练习册P9
3、人工合成目的基因
逆转录法
目的基因的信使RNA
逆转录酶
化学合成法
蛋白质的氨基酸序列
推测
单链DNA
DNA聚合酶
信使RNA序列
推测
双链DNA （目的基因)
基因的核苷酸序列
人工合成
目的基因
1、下列获取的基因 ③反转录法 ④通过DNA合成仪利 用化学方法人工合成 D A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③
1、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是 A A．启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位，是起 始密码子 B．启动子和终止子都是特殊结构的DNA短片段，对 mRNA的转录起调控作用 C．标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因 从而便于筛选 D．基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同 而有所差别 2、目前转基因工程可以 C A. 打破地理隔离但不能突破生殖隔离 B. 打破生殖隔离但不能突破地理隔离 C. 完全突破地理隔离和生殖隔离 D.A)基因基因组部分基因(CDNA)
基因组的构建 某生物体内全部DNA限制
反转录 cDNA
与运载体连接 导入
许多DNA片段
与运载体连接 导入
受体菌群体受体菌群体基因组部分基因 （cDNA）
3、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 A.人工合成基因 B.目的基因与运载体结合 C C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达
4. 采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因 的做法正确的是 C ①将毒素蛋白质注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白 的DNA序列注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白的 DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精 卵中 ④将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，导入 细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 5. 下列属于基因工程中导入目的基因方法的是 C ①农杆菌转化法 ②基因枪法 ③花粉管道法 ④显微注 射法 ⑤胚胎移植 ⑥DNA分子杂交法 A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤ C．①②③④ D．①③④⑤⑥
返 回
1、用β-珠蛋白的DNA探针可以检测出的遗传病是 A A．镰刀状细胞贫血症 B．白血病 C．坏血病 D．苯丙酮尿症 2 、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基 因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是 B A．用于检测疾病的医疗器械 B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子 C．合成β-珠蛋白的DNA D．合成苯丙羟化酶的DNA片段
花粉管通道法
导入动物细胞 ——显微注射法 导入微生物细胞 —— 感受态细胞吸收 DNA分子
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1、将目的基因导入植物细胞 特点: （1）农杆菌 转化法
能感染双子叶植物和祼子植物,对 单子叶植物无感染能力 Ti质粒的T—DNA可转移至受体细 胞并整合到其染色体上
转化过程:
表 植 农 Ti质粒 构建 达 转入 插入 植物细胞 表达 新 导入 物 杆 性 染色 DNA 载 细 菌 状 目的基因 体 胞
例如：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、 植物抗病基因等
的许多 DNA片断，导入到 受体菌的群体中， 各个受体菌分别含 有这种生物的不同 基因，称为基因文 库。
编码区和具 都由能够编码蛋白质的______ 相同点 有调控作用的非编码 ______区组成的
基因工程的基本操作程序
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
编码蛋白质的结构基因 1、目的基因主要是指______________________
DNA引物； 四种脱氧核苷酸； 热稳定DNA聚合酶（Taq酶）
• 方式
指数 方式扩增， ：以_____ 即____ 2n （n为扩增循环的次数）
“变性、退火、延伸” 三步 过程： 曲
变性：加热至90～ 95℃双链DNA解链成为 单链DNA
退火：冷却至55～ 变性 60℃部分引物与模板的 单链DNA的特定互补部 位相配对和结合 延伸：加热至70～ 75℃以目的基因为模板， 合成互补的新DNA链 退火 延伸
二、基因表达载体的构建——核心
基因表达载体的作用：
a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代 b、同时使目的基因能表达和发挥作用
思考：作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可
以完成任务吗？为什么？
不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用， 还需要有其他控制元件，如启动子、终止子和标记基因等。 必须构建上述元件的主要理由是：
3.利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系前面有关细胞器 功能的知识，结合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若 要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？
有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链，这些糖链是在内质网 和高尔基复合体上加工完成的，内质网和高尔基复合体存在 于真核细胞中，大肠杆菌不存在这两种细胞器，因此，在大 肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的。
思考与探究：
2.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理,你能分 析出不能导入单子叶植物的原因吗?若将一个抗病基因导 入小麦中,理论上讲你应该怎样做? ①要选择合适的农杆菌菌株，因为不是所有的农杆菌菌株都 可以侵染单子叶植物；②要加趋化和诱导的物质，一般为乙 酰丁香酮等，目的是使农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢 （趋化性）和激活农杆菌的Vir区（诱导）的基因，使T-DNA 转移并插入到染色体DNA上。
感受态细 胞吸收 DNA
1、基因工程中科学家常用细菌、酵母菌等微生物作 B 为受体细胞，原因是 A．结构简单、操作方便 B．繁殖速度快 C．遗传物质含量少、简单 D．性状稳定、变异少 D 2、基因工程常用的受体细胞有 ①大肠杆菌 ②枯草杆菌 ③支原体 ④动植物细胞 A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．①②④