高中人教版 (新课标)1.2 基因工程的基本操作程序教案配套ppt课件

这是一份高中人教版 (新课标)1.2 基因工程的基本操作程序教案配套ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了学习重点，⑤复制原点，①启动子，②目的基因，③终止子，④标记基因，谢谢观赏等内容，欢迎下载使用。

回顾复习： 关于基因
基因是决定生物性状的基本单位
基因是具有遗传效应的DNA片段。
DNA分子具有多样性和特异性。
基因在染色体上呈线性排列。
每个基因都有特定的脱氧核苷酸排列顺序
回顾复习： 复制、转录和翻译的比较
rRNA、tRNAmRNA
亲代DNA→子代DNA
DNA →mRNA→氨基酸序列
知识延伸： 基因的结构
1、原核细胞的基因结构：
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
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。
①不能转录为信使RNA， 不能编码蛋白质。
：能转录相应的信使RNA， 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
能够编码蛋白质的序列。
不能够编码蛋白质的序列。
2、真核细胞的基因结构：
真核细胞的 基因结构
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
：有调控作用的核苷酸序列， 包括启动子和终止子
3、原核细胞与真核细胞的基因结构比较
编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？
ＲＮＡ聚合酶识别和结合的部位
4、比较启动子、起始密码子、终止子、终止密码子
基因工程的基本操作步骤:
“分子手术刀”—— 限制性核酸内切酶
“分子缝合针”—— DNA连接酶
“分子运输车”—— 基因进入受体细胞的载体
将目的基因导入受体细胞
基因工程的基本操作的四个步骤：
2．什么叫目的基因？并举例说明。
1．什么是基因？基因的结构如何?
3．获取目的基因的常用方法有哪些？
主要是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。
（1）从基因文库中获取
（2）利用PCR技术扩增
3、获取目的基因的方法:①从基因文库中获取目的基因
(1).概念：
将某种生物全部DNA提取出来，选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段，分别与载体连接，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基因，称为基因文库。
基因组文库：含有一种生物的全部基因
部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因， 如：cDNA文库
在不知目的基因序列的情况下，获得所需的目的基因。
(4).基因文库的构建
与载体连接导入受体菌群
②cDNA文库的构建——mRNA反转录形成
双链DNA(cDNA)
第一步：以mRNA为模板,在反转录酶的作用，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。
基因组文库 与 cDNA文库的比较
村长, 为什么要构建基因文库？直接从含有目的基因的生物中提取不行吗？？？
当然行啊。构建基因文库只是获取目的基因的方法之一。但是，有时我们完全不知道目的基因序列，或者想从一种生物体内获得许多基因，或者想知道几种生物之间有哪些基因不同，或者想知道一种生物在不同的发育阶段都表达哪些基因，或者想得到一种生物的全部基因序列，往往就需要构建基因文库。
基因文库构建好了，怎么从中得到我们所需的目的基因呢？？？
目前来说，这还是一件比较复杂的。事情，简单的说就是根据目的基因的相关信息，如基因的核苷酸序列、基因的功能、基因的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。
(5).如何从基因文库中得到所需要的目的基因？
报告基因（含荧光素分子）
DNA杂交（如检测SARS病毒等）
3、获取目的基因的方法:②利用PCR技术扩增目的基因
1．RCR 的中文全称？PCR是一项什么样的技术？2．PCR原理？利用这一技术获取目的基因的前提？3．PCR的过程？这一过程利用了什么酶？4．通过PCR使目的基因的数目如何增长？
(1)．概念：PCR全称为________________，是一项在生物 ____复制_____________的核酸合成技术。
原料：脱氧核苷酸（dNTP）
引物（一小段单链DNA或RNA）
热稳定DNA聚合酶（ Taq酶）
已知一段目的基因的核苷酸序列，以便合成引物。
什么是“引物”，为什么需要“引物”？
由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从DNA的3‘端延伸DNA链，因此DNA复制需要引物。
引物是一小段DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。用于PCR的引物长度通常为20—30个核苷酸。
变性、复性、延伸三步曲
延伸：加热至72℃ Taq酶以目的基因为模板，从引物开始，合成互补的新DNA链
变性：加热至95℃ 双链DNA解链成为单链DNA
复性：冷却至55℃ 引物结合到互补的DNA链上
以_____方式扩增， 即____（n为扩增循环的次数）
在短时间内大量扩增目的基因
PCR技术扩增与DNA复制的比较
四种脱氧核苷酸（dNTP）
DNA在高温下变性解旋
双链DNA(即目的基因)
（2）化学合成法：（根据已知氨基酸序列合成DNA的方法）
基因较小，核苷酸序列已知
以目的基因转录成的mRNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。
3、获取目的基因的方法:③人工合成目的基因
3、如果不知道目的基因的核苷酸序列，可采用_________________
1、如果知道目的基因两端的核苷酸序列，而且基因比较大，可采用____________
2、如果知道目的基因的序列，而且基因比较小，可采用________________
总结归纳： 获取目的基因的三种方法应用
二、基因表达载体的构建—— 核心
1．如何构建基因表达载体？2．基因表达载体构建的目的？3．基因表达载体的组成？4．启动子、终止子、标记基因的作用分别是？
1．基因表达载体构建的目的？
构建表达载体可以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，同时使目的基因能表达和发挥作用。
单独的DNA片段─目的基因是不能稳定遗传的。
2．如何构建基因表达载体？
重组DNA分子（重组质粒）
用同一种限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体质粒，产生相同的粘性末端。
用DNA连接酶将目的基因和载体连接在一起，形成重组DNA分子。
如果用同一种限制酶（EcRI酶）切割目的基因 和质粒 ,再用DNA连接酶的作用后，会有几种连接产物（不考虑3个及以上的切割产物连接情况）？
3．基因表达载体的组成？
4．启动子、终止子、标记基因的作用分别是？
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，能终止转录。
标记基因：用于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
1．转化的概念2．将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法分别有哪些？
三、将目的基因导入受体细胞
将目的基因导入植物细胞
将目的基因导入动物细胞
将目的基因导入微生物细胞
目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程
（1）农杆菌转化法
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。
思考：如果想用农杆菌转化法将目的基因导入单子叶植物，该如何做？
1．将目的基因导入植物细胞的方法：
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。
将外源目的基因插入Ti质粒的T-DNA中形成重组Ti质粒
将重组Ti质粒转入农杆菌
使含重组Ti质粒的农杆菌感染植物细胞
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。
单子叶植物常用的基因转化的方法，但成本较高。
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。
我国科学家独创方法，十分简便经济，我国的转基因抗虫棉就是采用的此方法。
（1）将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是？（2）农杆菌如何感染植物细胞？（3）农杆菌的Ti质粒中Ｔ－ＤＮＡ有何特点？（4）若用农杆菌转化法应选用什么作为运载体？将目的基因插入运载体的什 么部位？此时的农杆菌是受体细胞吗？（5）获得含有目的基因的受体细胞后如何获得具有新性状的植物体？原理？（6）农杆菌转化法和基因枪法分别适用于什么生物？
2．将目的基因导入动物细胞
是目前最有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法
提纯含目的基因表达载体
动物的受体细胞主要是什么？
（1）早期基因工程为何选择原核生物作为受体细胞？
3．将目的基因导入微生物细胞
原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少
用Ca2+处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。
感受态细胞法： 用CaCl2处理大肠杆菌，增加细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入宿主细胞。
感受态细胞易于吸收外源DNA
表达载体与感受态细胞混合
小结：将目的基因导入受体细胞的方法
不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。
受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？
怎样鉴定基因表达载体是否导入受体细胞中：
1、目的基因检测的过程分为哪几步？分别用什么方法？2、鉴定（个体生物学水平）方法？
四、目的基因的检测与鉴定
检测 —（分子检测）
鉴定 ——（个体生物学水平）
③检测目的基因是否翻译成蛋白质
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
②检测目的基因是否转录出了mRNA
①检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因
若外源DNA插入后，使整个DNA的GC含量过高，受体细胞会使外源DNA甲基化，不能转录；
某种蛋白质会与启动子结合，阻止外源基因开启转录过程
mRNA合成后，可能被相应的酶直接水解；
分子检测：①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因
A．首先取出转基因生物的基因组DNA。B．对含目的基因的DNA片段作放射性同位素标记，以此做探针。C．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。
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。
分子杂交（DNA——mRNA）
分子检测：②检测目的基因是否转录出了mRNA
目的基因所表达的蛋白质充当抗原
可将抗原注射给动物体内，从血清中提取相应抗体。
分子检测：③检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法——抗原-抗体杂交
将Bt毒蛋白注射小鼠体内
从小鼠血管抽出血液分离出抗Bt毒素的抗体
个体生物学水平鉴定——
例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未导入目的基因或导入的目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明导入了抗虫基因并得到表达。
思考：若培育耐盐碱的水稻，如何进行个体生物学水平鉴定？
盐碱地种植，观察其生长状况。
小结：目的基因的检测与鉴定
如将含胰岛素基因的表达载体成功导入到大肠杆菌中，产生的胰岛素没有生物活性，原因是 。
大肠杆菌没有内质网和高尔基体，无法对胰岛素进行加工
基因工程的基本操作程序
二、基因表达载体的构建（核心）
1、从基因文库中获取目的基因2、利用PCR技术扩增目的基因3、化学方法人工合成
①复制原点 +② 目的基因 + ③启动子 + ④终止子 +⑤ 标记基因
农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法、显微注射法、Ca2+处理法
DNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原—抗体杂交技术
分子检测外的个体水平鉴定
（1）如何知道目的基因是否进入受体细胞？（2）怎样检测转基因生物的DNA上是否插入目的基因？（3）如何检测受体细胞中目的基因是否转录出了mRNA？（4）如何检测目的基因是否翻译成蛋白质？
1、利用标记基因（抗生素抗性基因）进行筛选。