高中生物基因工程讲解汇总省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,1-1,DNA重组技术,基本工具,和,基本操作程序,专题1 基因工程,第1页,一 基因工程基本内容,主要内容,（一）基因工程概念,（二）基因工程基本工具,（三）基因工程基本操作程序,（四）基因工程应用,第2页,基因工程概念,基因工程又叫,基因拼接技术,或,DNA重组技术,。该技术是在,生物体外,，经过对DNA分子进行人工“,剪切,”和“,拼接,”，对生物基因进行,改造,和,重新组合,，然后,导入受体细胞,内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内,表示,，产生出人类所需要,基因产物,。,复习,第3页,基因工程别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,结果,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要基因产物,剪切,拼接,导入,表示,实质,基因重组,复习,第4页,基因工程,培育抗虫棉,简明过程,：,普通棉花,(,无抗虫特征,),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接,导入,棉花细胞,(,含,抗虫基因,),棉花植株,(,有,抗虫特征,),复习,第5页,基因工程关键步骤：,关键步骤一：,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内,提取出来,关键步骤二：,抗虫基因,与运载体DNA连接,关键步骤三：,抗虫基因,导入受体(棉花)细胞,复习,第6页,处理基因工程关键步骤需要工具,关键步骤一工具：,关键步骤二工具：,关键步骤三工具：,限制性内切酶,DNA连接酶,运载体,复习,第7页,第8页,基因剪刀限制性内切酶（简称限制酶）,限制酶是在生物体,(,主要是,微生物,),内一个酶，能将外来,DNA切断,，因为这种切割作用是在DNA分子内部进行，故名限制性内切酶。,特点：特异性。,即,一个,限制酶,只能识别一个,特定,核苷酸序列,，而且能在,特定切点,上切割DNA分子。,复习,第9页,识别序列,大多数限制酶识别序列由6个核苷酸组成。,也有少数限制酶识别序列由4、5、或8个核苷酸组成。,迄今为止，有300各种微生物中分离出4000种限制酶,第10页,大肠杆菌(E.coli)一个限制酶,能识别GAATTC序列,，并在,G和A,之间切开。,限制酶,第11页,限制酶,第12页,被限制酶切开DNA两条单链切口，带有几个,伸出核苷酸,，他们之间恰好,互补配对,，这么切口叫,黏性末端,。,第13页,平末端,第14页,要想取得某个特定性状基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,提问,要切两个切口，产生四个黏性末端。,假如把两种起源不一样DNA用同一个限制酶来切割，会怎样呢？,会产生,相同黏性末端,，然后让二者黏性末端,黏合,起来，就似乎能够合成重组DNA分子了。,第15页,2、基因针线DNA连接酶,DNA连接酶,可把黏性末端,之间缝隙,“,缝合,”起来，即把梯子两边扶手断口连接起来，这么一个重组DNA分子就形成了。,第16页,E.coliDNA连接酶,从大肠杆菌中分离得到。只能用于粘性末端连接,T,4,DNA连接酶,从T,4,噬菌体中分离得到。既能用于粘性末端连接，又能用于平末端连接，不过平末端连接效率低。,第17页,为何要用运载体？,1、直接将目标基因连接到受体细胞DNA上不能表示。,2、只有利用某种能够侵染受体细胞，而且在受体细胞中能够复制和表示载体来用于表示。,第18页,作为运载体必须具备哪些条件,1）能够在宿主细胞中,复制,并稳定地,保留,。,2）具多个,限制酶切点,，以,便与外源基因连接,。,3）含有一些,标识基因,，便于进行,筛选,。,如抗菌素抗性基因、产物含有颜色反应基因等。,第19页,惯用运载体主要有两类：,1）细菌细胞质,质粒,2）,噬菌体,或一些,动植物病毒,第20页,质粒：,质粒是染色体外能够进行,自主复制,遗传单位，包含真核生物细胞器和细菌细胞中核区外DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中,核以外DNA分子,。,质粒,是基因工程,最惯用运载体,。,绝大多数细菌质粒都是,闭合环状DNA分子,。有一个细菌中有一个，有一个细菌中有多个。,第21页,大肠杆菌质粒：,最惯用质粒,是,大肠杆菌质粒,，其中常含有,抗药基因,，如四环素标识基因。质粒,存在是否对宿主细胞生存没有决定性作用,，但,复制只能在宿主细胞内成,。,第22页,原核细胞基因结构(补充内容）,非编码区,非编码区,编码区,编码区上游,编码区下游,与RNA聚合酶结合位点,开启子,终止子,不编码蛋白质。,：编码蛋白质,连续不间断,编码区,非编码区,原核细胞 基因结构,调控遗传信息表示,上,游有开启子，下游有终止子,第23页,真核细胞基因结构（补充内容）,编码区,非编码区,非编码区,与RNA聚合酶,结合位点,内含子,外显子,开启子,终止子,编码区上游,编码区下游,真核细胞 基因结构,编码区,非编码区,外显子：能编码蛋白质序列,内含子：不能编码蛋白质序列,：,有调控作用,上游有开启子，下游有终止子,非编码序列：,包含非编码区和内含子,第24页,原核细胞,真核细胞,不一样点,编码区是,_,编码区是间隔、_,相同点,都由能够编码蛋白质_和含有调控作用_区组成,原核细胞与真核细胞基因结构比较,连续,不连续,编码区,非编码,第25页,四个基本步骤：,三、基因工程基本操作程序,1）,提取,目标基因,2）目标基因,与运载体结合,3）将目标基因,导入,受体细胞,4）目标基因,检测,和,表示,第26页,目标基因,目标基因是人们所,需要转移,或,改造,基因。,如苏云金芽孢杆菌,抗虫基因,，还有植物,抗病,（,抗病毒,、,抗细菌,）,基因,、种子,贮藏蛋白基因,，以及人,胰岛素基因,、,干扰素基因,等。,供体生物细胞,取出DNA,用限制酶剪去多出部分,目标基因,限制酶,第27页,1、目标基因获取,1目标基因主要是指_,编码蛋白质结构基因,请举出三个以上例子,2获取目标基因惯用方法,（1）从基因文库中获取,（2）利用PCR技术扩增,（3）人工合成,第28页,概念：基因文库,（gene library）,基因组文库,部分基因文库,（如cDNA文库）,将含有某种生物不一样基因许多DNA片段,导入受体菌群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物不一样基因,称为基因文库(gene library),第29页,基因组文库:,基因文库中包含了一个生物全部基因,这种基因文库叫做基因组文库.,部分基因文库:,基因文库中包含了一个生物一部分基因,这种基因文库叫做部分基因文库.,第30页,基因组文库与部分基因文库关系,第31页,cDNA,文库构建,mRNA,反转录,cDNA,(互补DNA）,DNA聚合酶,双链DNA,反转录法：,基因重组,反转录酶,mRNA,cDNA,第32页,基因组DNA文库,cDNA文库,基因组DNA文库与cDNA文库比较,第33页,怎样从基因文库中得到所需要基因？,依据：目标基因相关信息。,如：依据基因核苷酸序列,基因功效基因在染色体上位置,基因转录产物mRNA,基因翻译产物蛋白质 等特征。,第34页,利用PCR技术扩增目标基因,PCR,聚合酶链式反应,是一项生物,体外复制,特定,DNA,片段核酸合成,技术,。经过此技术，可获取大量目标基因。,第35页,DNA序列自动测序仪：,PCR技术,：,对提取出来基因进行核苷酸序列分析。,使目标基因片段在短时间内成百万倍地扩增。,第36页,人工合成,依据已知氨基酸序列合成DNA,蛋白质氨基酸序列,mRNA核苷酸序列,结构基因核苷酸序列,推测,推测,目标基因,化学合成,第37页,3、基因表示载体（重组质粒）构建,（1）用一定_切割质粒，使其出现一个切口，露出_。,（2）用_切断目,基因，使其产生_,_。,（3）将切下目标基因片段插入质粒_处，再加入适量_，形成了一个重组,DNA分子（重组质粒）,限制酶,黏性末端,同一个限制酶,黏性末端,切口,DNA连接酶,相同,1过程:,第38页,2基因表示载体组成：,它们有什么作用？,a、目标基因,b、开启子,c、终止子,d、标识基因,位于基因首端,是mRNA结合位点,位于基因末端,终止转录,检测目标基因是否导入受体细胞,条件,第39页,步骤二：目标基因与运载体重组,1）用一定,限制酶切割质粒,，使其出现,一个切口,，露出,黏性末端,。,2）用,同一个,限制酶,切断目标基因,，使其产生,相同黏性末端,。,3）将切下目标基因片段,插入质粒,切口处，再加入适量,DNA连接酶,，形成了一个,重组DNA分子,（重组质粒）,目标基因与运载体结合过程，实际上是不一样起源,基因重组过程,。,第40页,质粒,目标基因,限制酶处理,一个切口,两个黏性末端,两个切口,取得目标基因,DNA连接酶,表示载体,同一个,过程:,第41页,2、基因表示载体作用,a、使目标基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代,b、同时使目标基因能表示和发挥作用,思索：,作为基因工程表示载体，只需含有目标基因就能够完成任务吗？为何？,第42页,目标基因与运载体结合,第43页,惯用受体细胞：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,将目标基因导入受体细胞原理,借鉴,细菌或病毒侵染细胞,路径。,步骤三：目标基因导入受体细胞,第44页,1）将细菌用,CaCl,2,处理,，以,增大,细菌,细胞壁通透性,。,2）使含有目标基因,重组质粒进入,受体细胞。,3）目标基因在受体细胞内，随其繁殖而,复制,，因为细菌,繁殖速度,非常快，在很短时间内就能取得,大量,目标基因。,第45页,1、,将目标基因导入植物细胞,（1）农杆菌转化法,特点:,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,TDNA可转移至受体细胞并整合到其染色体上,转化过程:,Ti质粒,目标基因,构建,表示载体,导入,植物细胞,插入,植物细胞染色DNA,表示,新性状,转入,农杆菌,第46页,（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动力，将包裹在金属颗粒表面表示载体DNA打入受体细胞中，使目标基因与其整合并表示方法。,第47页,（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，花粉形成花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目标基因），使目标基因借助花粉管通道进入受体细胞。,第48页,2、,将目标基因导入动物细胞,方法:,显微注射技术,操作程序,:,提纯含目标基因表示载体,取受精卵,显微注射,移植到子宫,受精卵发育,新性状动物,第49页,3、,将目标基因导入微生物细胞,惯使用方法,：Ca,2+,处理,惯用菌,：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：,Ca,2+,处理,大肠杆菌,感受态细胞,表示载体与感受态细胞混合,感受态细胞吸收DNA,第50页,步骤四：目标基因检测和表示,四环素,抗性基因,氨苄青霉,素抗性基因,第51页,(四)目标基因检测与判定,检测,导入检测：目标基因是否导入受体细胞,方法,DNA分子杂交,表示检测,转录检测分子杂交,翻译检测,抗原抗体,杂交,分子检测法,判定,抗虫判定,抗病判定,活性判定等,个体水平判定,第52页,不能，受体细胞必须表现出特定性状，才能说明目标基因完成了,表示,。,受体细胞摄入DNA分子后就说明目标基因完成了表示吗？,若不能表示，要反抗虫基因再进行,修饰,。,第53页,知识延伸,DNA分子杂交技术,该方法是依据碱基互补配对标准，把互补双链DNA解开，把单股DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标识，之后同被检测DNA中同源互补序列杂交，从而检出所要查明DNA或基因。,第54页,返 回,第55页,DNA,附着在膜上,硝化纤维素,加探针,汇报基因（含荧光素分子）,变性,DNA杂交,（如检测SARS病毒等）,a,b,c,d,第56页,复习题,1）将目标基因导入受体细胞有哪些方法?(试举例说明),2）简述农杆菌转化法,第57页,非编码区,非编码区,编码区,RNA聚合酶结合位点,外显子,内含子,终止子,基因结构,开启子,原核,真核,第58页,1）以下说法正确是 （）,A、全部限制酶只能识别一个特定核苷酸序列,B、质粒是基因工程中唯一运载体,C、运载体必须具备条件之一是：含有多个限制酶切点，方便与外源基因连接,D、基因控制性状都能在后代表现出来,C,练习,第59页,2）不属于质粒被选为基因运载体理由是,A、能复制,（）,B、有多个限制酶切点,C、含有标识基因,D、它是环状DNA,D,练习,第60页,3）相关基因工程叙述中，错误是（）,A、DNA连接酶将黏性末端碱基对连接起来,B、限制性内切酶用于目标基因取得,C、目标基因须由运载体导入受体细胞,D、人工合成目标基因不用限制性内切酶,A,练习,第61页,4）相关基因工程叙述正确是 （）,A、限制酶只在取得目标基因时才用,B、重组质粒形成在细胞内完成,C、质粒都可作为运载体,D、蛋白质结构可为合成目标基因提供资料,D,练习,第62页,5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工。在基因操作基本步骤中，不进行碱基互补配正确步骤是 （）,A、人工合成目标基因,B、目标基因与运载体结合,C、将目标基因导入受体细胞,D、目标基因检测和表示,C,练习,第63页,