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高中人教版 (2019)第2节 基因工程的基本操作程序优秀课件ppt
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这是一份高中人教版 (2019)第2节 基因工程的基本操作程序优秀课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了操作程序，抗逆性基因，生产药物基因，毒物降解基因，工业用酶基因，改变受体细胞性状，获得预期表达产物，目的基因，编码基因，非编码基因等内容，欢迎下载使用。
我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉
我国已育成转基因抗虫棉新品种100多种
增收节支之社会经济效益
培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？
Basic perating prcedures fr genetic engineering
Step 1：Screening and acquisitin f target genes
赋予一种生物以另一种生物的遗传特性
在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物的基因。
Stress resistance gene
Prductin f drug genes
Txicant degradatin gene
Industrial enzyme gene
产生伴孢晶体蛋白破坏鳞翅目昆虫的消化系统杀死棉铃虫
主要是指编码蛋白质的基因
不能编码蛋白质，例如编码tRNA的基因
培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因
筛选方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选
科学家掌握了Bt基因的序列信息
Bt抗虫蛋白只在某类昆虫肠道的碱性环境中才表现出毒性对人和牲畜无影响
在我国首批具有较高抗虫活性的转基因抗虫棉的培育过程中，科学家采用的是人工合成的方法。
已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成。
以RNA为模板，在逆转录酶的作用下人工合成
将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
含有某种生物全部基因片段的重组DNA的克隆群体
含有某种生物部分基因片段的重组DNA的克隆群体
PCR是聚合酶链式反应的缩写，是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
特定DNA片段体外复制
Step 2：Cnstructin f Gene Expressin Vectr
使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用
思考：能不能直接将目的基因导入受体细胞，为什么？如果不能，如何避免该结果的发生呢？
游离的DNA片段进入受体细胞一般会直接被分解且游离的DNA片段不能稳定遗传
构建基因表达载体的目的
使目的基因能够在受体细胞中表达和发挥作用
使目的基因在受体细胞中稳定存在，且可以遗传给下一代
一段有特殊序列结构的DNA片段
位于基因上游，紧挨转录的起始位点
RNA聚合酶识别和结合的部位
驱动基因转录出mRNA
诱导物存在时，激活或抑制基因表达
插入启动子和终止子之间
鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来
抗性基因或荧光蛋白基因
构建基因表达载体的过程
用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段
使目的基因两端产生与质粒切口互补的末端
利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处
思考1：对含目的基因的DNA片段和载体进行处理时, 通常使用同一种限制酶，其目的是什么？
产生相同的黏性末端，便于连接
思考2：该方法（单酶切）存在什么缺点？
● 质粒与目的基因反向连接
思考3：克服这一缺点的方法？
双酶切，使用两种限制酶，使目的基因两侧及载体切口两端产生不同的末端
说明：上图为DNA片段和载体上限制酶的切点位置
思考4：构建表达载体时，应该如何选择限制酶？
● 能切下目的基因且不破坏目的基因
● 至少保留一个完整的标记基因，便于筛选
● 应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶
Pst I、EcR I 备选
● 为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，采用双酶切
Pst I、EcR I
Step 3：Intrductin f target genes int recipient cells
实现一种生物的基因在另一种生物中的转化
由于受体细胞有植物、动物、微生物之分将目的基因导入受体细胞的方法并不完全相同
含目的基因的DNA溶液直接注入子房中
剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上
①农杆菌能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力。
②农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。
①体积大，易操作②易表现出全能性
早期胚胎培养 → 胚胎移植 → 获得具有新性状的动物
代谢旺盛，繁殖快，易于培养
一般用Ca2+处理使大肠杆菌处于一种易于吸收周围环境中DNA分子的生理状态（感受态），然后将重组的基因表达载体导入其中。
Step 4：Detectin and identificatin f target genes
确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达
检测目的基因是否插入受体细胞的染色体上
检测目的基因是否转录出mRNA
通过抗原-抗体杂交检测
检测目的基因是否翻译成相应蛋白质
检测个体是否具有相应性状
饲喂害虫（抗虫接种实验）
提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较
1.研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上，然后用它侵染番茄细胞，获得了抗冻的番茄品种。判断下列相关表述是否正确。（1）afp基因是培育抗冻番茄用到的目的基因。（ ）（2）构建含有afp基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶。（ ）（3）只要检测出番茄细胞中含有afp基因，就代表抗冻番茄培育成功。 （ ）
2. 右图为基因工程中基因表达载体的模式图，相关叙述错误的是 （ ）
A．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建B．图中启动子位于目的基因的首端，是核糖体识别和结合的部位C．复制原点是基因表达载体在受体细胞中独立复制和稳定存在所必需的D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因
3. 基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙述错误的是（ ）A．常用相同的限制酶处理目的基因和质粒（载体）B．DNA连接酶和限制酶是构建重组质粒必需的工具酶C．重组质粒的构建需在大肠杆菌体内完成D．将重组质粒导入大肠杆菌细胞用的是感受态细胞法
4. 如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图，以下相关叙述，正确的是( )A. ②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与B. ③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上C. ④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状D. ⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
5. 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。下列说法错误的是 ( )
我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉
我国已育成转基因抗虫棉新品种100多种
增收节支之社会经济效益
培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？
Basic perating prcedures fr genetic engineering
Step 1：Screening and acquisitin f target genes
赋予一种生物以另一种生物的遗传特性
在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物的基因。
Stress resistance gene
Prductin f drug genes
Txicant degradatin gene
Industrial enzyme gene
产生伴孢晶体蛋白破坏鳞翅目昆虫的消化系统杀死棉铃虫
主要是指编码蛋白质的基因
不能编码蛋白质，例如编码tRNA的基因
培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因
筛选方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选
科学家掌握了Bt基因的序列信息
Bt抗虫蛋白只在某类昆虫肠道的碱性环境中才表现出毒性对人和牲畜无影响
在我国首批具有较高抗虫活性的转基因抗虫棉的培育过程中，科学家采用的是人工合成的方法。
已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成。
以RNA为模板，在逆转录酶的作用下人工合成
将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
含有某种生物全部基因片段的重组DNA的克隆群体
含有某种生物部分基因片段的重组DNA的克隆群体
PCR是聚合酶链式反应的缩写，是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
特定DNA片段体外复制
Step 2：Cnstructin f Gene Expressin Vectr
使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用
思考：能不能直接将目的基因导入受体细胞，为什么？如果不能，如何避免该结果的发生呢？
游离的DNA片段进入受体细胞一般会直接被分解且游离的DNA片段不能稳定遗传
构建基因表达载体的目的
使目的基因能够在受体细胞中表达和发挥作用
使目的基因在受体细胞中稳定存在，且可以遗传给下一代
一段有特殊序列结构的DNA片段
位于基因上游，紧挨转录的起始位点
RNA聚合酶识别和结合的部位
驱动基因转录出mRNA
诱导物存在时，激活或抑制基因表达
插入启动子和终止子之间
鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来
抗性基因或荧光蛋白基因
构建基因表达载体的过程
用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段
使目的基因两端产生与质粒切口互补的末端
利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处
思考1：对含目的基因的DNA片段和载体进行处理时, 通常使用同一种限制酶，其目的是什么？
产生相同的黏性末端，便于连接
思考2：该方法（单酶切）存在什么缺点？
● 质粒与目的基因反向连接
思考3：克服这一缺点的方法？
双酶切，使用两种限制酶，使目的基因两侧及载体切口两端产生不同的末端
说明：上图为DNA片段和载体上限制酶的切点位置
思考4：构建表达载体时，应该如何选择限制酶？
● 能切下目的基因且不破坏目的基因
● 至少保留一个完整的标记基因，便于筛选
● 应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶
Pst I、EcR I 备选
● 为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，采用双酶切
Pst I、EcR I
Step 3：Intrductin f target genes int recipient cells
实现一种生物的基因在另一种生物中的转化
由于受体细胞有植物、动物、微生物之分将目的基因导入受体细胞的方法并不完全相同
含目的基因的DNA溶液直接注入子房中
剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上
①农杆菌能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力。
②农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。
①体积大，易操作②易表现出全能性
早期胚胎培养 → 胚胎移植 → 获得具有新性状的动物
代谢旺盛，繁殖快，易于培养
一般用Ca2+处理使大肠杆菌处于一种易于吸收周围环境中DNA分子的生理状态（感受态），然后将重组的基因表达载体导入其中。
Step 4：Detectin and identificatin f target genes
确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达
检测目的基因是否插入受体细胞的染色体上
检测目的基因是否转录出mRNA
通过抗原-抗体杂交检测
检测目的基因是否翻译成相应蛋白质
检测个体是否具有相应性状
饲喂害虫（抗虫接种实验）
提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较
1.研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上，然后用它侵染番茄细胞，获得了抗冻的番茄品种。判断下列相关表述是否正确。（1）afp基因是培育抗冻番茄用到的目的基因。（ ）（2）构建含有afp基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶。（ ）（3）只要检测出番茄细胞中含有afp基因，就代表抗冻番茄培育成功。 （ ）
2. 右图为基因工程中基因表达载体的模式图，相关叙述错误的是 （ ）
A．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建B．图中启动子位于目的基因的首端，是核糖体识别和结合的部位C．复制原点是基因表达载体在受体细胞中独立复制和稳定存在所必需的D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因
3. 基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙述错误的是（ ）A．常用相同的限制酶处理目的基因和质粒（载体）B．DNA连接酶和限制酶是构建重组质粒必需的工具酶C．重组质粒的构建需在大肠杆菌体内完成D．将重组质粒导入大肠杆菌细胞用的是感受态细胞法
4. 如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图，以下相关叙述，正确的是( )A. ②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与B. ③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上C. ④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状D. ⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
5. 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。下列说法错误的是 ( )
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