高中生物选修-基因工程的基本操作程序.ppt
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1、补补:原核:原核细细胞的基因胞的基因结结构构非非编码编码区区非非编码编码区区编码编码区区编码编码区上游区上游 编码编码区下游区下游 与与RNARNA聚合聚合酶酶结结合位点合位点启启动动子子终终止子止子 RNA RNA聚合聚合酶酶能能够识别调够识别调控序列中的控序列中的结结合位点,合位点,并与其并与其结结合。合。转录转录开始后,开始后,RNARNA聚合聚合酶酶沿沿DNADNA分子移分子移动动,并,并以以DNADNA分子的一条分子的一条链为链为模板合成模板合成RNARNA。转录转录完完毕毕后,后,RNARNA链释链释放出来,放出来,紧紧接着接着RNARNA聚聚合合酶酶也从也从DNADNA模板模板链
2、链上脱落下来。上脱落下来。1-与与RNARNA聚合聚合酶酶结结合位点合位点A G G U C A C G U C GA G G U C A C G U C GA G G U C A C G U C GA G G U C A C G U C GA G G T C A C G T C GA G G T C A C G T C GA G G T C A C G T C GA G G T C A C G T C GT C C A G T G C A G CT C C A G T G C A G CT C C A G T G C A G CT C C A G T G C A G CRNARNARNARN
3、A聚合聚合聚合聚合酶酶酶酶RNARNARNARNA聚合聚合聚合聚合酶酶酶酶RNARNARNARNA聚合聚合聚合聚合酶酶酶酶2-不能不能转录为转录为信使信使RNARNA,不能,不能 编码编码蛋白蛋白质质。:能:能转录转录相相应应的信使的信使RNARNA,能,能 编码编码蛋白蛋白质质 编码编码区区非非编码编码区区原核原核细细胞胞的的 基因基因结结构构有有调调控控遗传遗传信息表达的核信息表达的核 苷酸序列,在苷酸序列,在该该序列中,序列中,最重要的是位于最重要的是位于编码编码区上区上 游的游的RNARNA聚合聚合酶酶结结合位点。合位点。启启动动子子3-真核细胞的基因结构一个典型的真核一个典型的真核细
4、细胞基因胞基因结结构示意构示意图图n n编码编码编码编码区含有区含有区含有区含有n n能能能能够编码够编码够编码够编码蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质的序列的序列的序列的序列(外外外外显显显显子子子子)n n不能不能不能不能编码编码编码编码蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质的插入序列的插入序列的插入序列的插入序列(内含子内含子内含子内含子)n n真核生物的真核生物的真核生物的真核生物的结结结结构基因是断裂基因构基因是断裂基因构基因是断裂基因构基因是断裂基因非非编码编码区区非非编码编码区区编码编码区区与与RNARNA聚合聚合酶酶结结合位点合位点外外显显子子内含子内含子1 12 23 34 45 54-真核真核细细
5、胞胞的的 基基因因结结构构编码编码区区非非编码编码区区外外显显子:能子:能编码编码蛋白蛋白质质的序列的序列内含子:不能内含子:不能编码编码蛋白蛋白质质的序列的序列:有:有调调控作用的核苷酸序列,控作用的核苷酸序列,包括位于包括位于编码编码区上游的区上游的RNARNA 聚合聚合酶酶结结合位点。合位点。非非编码编码序列:序列:包括非包括非编码编码区和内含子区和内含子5-非非编码编码区区非非编码编码区区编码编码区区与与RNARNA聚合聚合酶酶结结合位点合位点外外显显子子内含子内含子1 12 23 34 45 5加加 工工转转 录录mRNAmRNA前体前体成熟成熟mRNAmRNA加加 工工6-原核原核
6、细细胞胞真核真核细细胞胞不同点不同点编码编码区是区是_的的编码编码区是区是间间隔的、隔的、_ _ 的的相同点相同点都由能都由能够编码够编码蛋白蛋白质质的的_和具和具有有调调控作用的控作用的_区区组组成的成的原核原核细细胞与真核胞与真核细细胞的基因胞的基因结结构比构比较较思思考考编码编码相同数目氨基酸的蛋白相同数目氨基酸的蛋白质质,原核,原核细细胞与真核胞与真核细细胞基因胞基因结结构一构一样长吗样长吗?连续连续不不连续连续编码编码区区非非编码编码7-基因工程基本操作的四个步基因工程基本操作的四个步骤骤1 1、目的基因的、目的基因的获获取取2 2、基因表达、基因表达载载体的构建体的构建3 3、将目
7、的基因、将目的基因导导入受体入受体细细胞胞4 4、目的基因的、目的基因的检测检测与与鉴鉴定定8-一、目的基因的一、目的基因的获获取取1 1、目的基因主要是指、目的基因主要是指_编码编码蛋白蛋白质质的的结结构基因构基因2 2、获获取目的基因的常用方法有哪些取目的基因的常用方法有哪些?(1 1)从基因文)从基因文库库中中获获取取(2 2)利用)利用PCRPCR技技术扩术扩增增(3 3)人工合成)人工合成请阅读请阅读P9P9第一和二两段第一和二两段9-(一)从基因文库中获取目的基因 将含有某种生物不同基因的将含有某种生物不同基因的许许多多DNA片断,片断,导导入到受体菌的群体中,各入到受体菌的群体中
8、,各个受体菌分个受体菌分别别含有含有这这种生物的不同基因,种生物的不同基因,称称为为基因文基因文库库基因文基因文库库 基因基因组组文文库库部分基因文部分基因文库库(如(如:cDNA文文库库)1.1.基因文基因文库库10-基因基因组组文文库库与与部分基部分基因文因文库库的关系的关系11-2.2.基因文基因文库库的构建方法的构建方法鸟枪鸟枪法:法:供体供体细细胞中的胞中的DNADNA许许多多DNADNA片段片段运运载载体体限制限制酶酶与与载载体体连连接接载载入入受体受体细细胞胞产产生特定性状生特定性状导导入入目的基因目的基因分离分离(直接分离法直接分离法)(一一)从基因文从基因文库库中中获获取目的
9、基因取目的基因12-反反转录转录法:法:以目的基因以目的基因转录转录成成的信使的信使RNARNA为为模板,反模板,反转录转录成互成互补补的的单链单链DNADNA,然后在,然后在酶酶的作用下合的作用下合成双成双链链DNADNA,从而,从而获获得得所需的基因。所需的基因。目的基因的目的基因的mRNAmRNA杂杂交双交双链链(单链单链RNA/RNA/单链单链DNA)DNA)单链单链DNADNA反反转录转录酶酶核酸核酸酶酶H H2.2.基因文基因文库库的构建方法的构建方法DNADNA聚合聚合酶酶双双链链DNADNA(目的基因目的基因)13-求异思求异思维维 你能推你能推测测出由出由mRNA反反转录转录
10、形成形成cDNA的的过过程大致分程大致分为为哪些步哪些步骤吗骤吗?反反转录转录酶酶既可以利用既可以利用DNA又可以利用又可以利用RNA作作为为模板合成与之互模板合成与之互补补的的DNA链链。像其他。像其他DNA聚合聚合酶酶一一样样,反,反转录转录酶酶也以也以53方向合成方向合成DNAcDNA合成合成过过程是:第一步,反程是:第一步,反转录转录酶酶以以RNA为为模板合成一条与模板合成一条与RNA互互补补的的DNA单链单链,形成,形成RNA-DNA杂杂交分子。第二步,核酸交分子。第二步,核酸酶酶H使使RNA-DNA杂杂交分子中的交分子中的RNA链链降解,使之降解,使之变变成成单链单链的的DNA。第
11、三。第三步,以步,以单链单链DNA为为模板,在模板,在DNA聚合聚合酶酶的作用下合成另一条互的作用下合成另一条互补补的的DNA链链,形成双,形成双链链DNA分子。分子。14-根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNADNA法法 :根据已知蛋白根据已知蛋白质质的氨基酸序列,推的氨基酸序列,推测测出相出相应应的信使的信使RNARNA序序列,然后按照碱基互列,然后按照碱基互补补配配对对原原则则,推,推测测出出它的它的结结构基因的核苷构基因的核苷酸序列,再通酸序列,再通过过化学化学方法,以方法,以单单核苷酸核苷酸为为原料合成目的基因。原料合成目的基因。蛋白蛋白质质的氨基酸序列的氨基酸序列m
12、RNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结结构基因的核苷酸序列构基因的核苷酸序列推推测测推推测测目的基因目的基因化学合成化学合成2.2.基因文基因文库库的构建方法的构建方法15-上述三种目的基因提取的方法有何上述三种目的基因提取的方法有何优优缺点?缺点?优优点点缺点缺点鸟枪鸟枪法法反反转录转录法法根据已知氨基根据已知氨基酸合成酸合成DNADNA法法操作操作简简便便广泛使用广泛使用工作量大,盲目,工作量大,盲目,分离出来的有分离出来的有时时并并非一个基因非一个基因专专一性一性强强操作操作过过程麻程麻烦烦,mRNAmRNA很不很不稳稳定,要定,要求的技求的技术术条件条件较较高高专专一性最一性最强强仅
13、仅限于合成核苷酸限于合成核苷酸对较对较少的少的简单简单基因基因思考思考:为为什么要构建基因文什么要构建基因文库库?直接从含有目的基因的生物直接从含有目的基因的生物体内提取不行体内提取不行吗吗?16-(二二)利用利用PCRPCR技技术扩术扩增目的基因增目的基因17-概念:概念:PCRPCR全称全称为为_,是一,是一项项 在生物在生物_复制复制_的核酸合成技的核酸合成技术术 条件:条件:_、_ _、_(_(做启做启动动子子)、_._.前提条件:前提条件:原理:原理:_方式:方式:以以_方式方式扩扩增,即增,即_(n n为扩为扩增循增循 环环的次数)的次数)结结果:果:选选修修1 P1 P6060聚
14、合聚合酶酶链链式反式反应应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一一对对引物引物DNADNA聚合聚合酶酶指数指数2 2n n使目的基因的片段在短使目的基因的片段在短时间时间内成百万倍地内成百万倍地扩扩增增(二二)利用利用PCRPCR技技术扩术扩增目的基因增目的基因18-b、PCR(聚合(聚合酶酶链链式反式反应应)技)技术扩术扩增增由穆里斯等人于由穆里斯等人于1988年年发发明,并于明,并于1993年年获获得若得若贝贝尔尔化学化学奖奖。PCR反反应应的的过过程:(程:(变变性、退火、延伸、多次重复)性、退火、延
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