高中人教版 (新課標(biāo))1.2 基因工程的基本操作程序教案配套ppt課件

這是一份高中人教版 (新課標(biāo))1.2 基因工程的基本操作程序教案配套ppt課件，共60頁。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)重點，⑤復(fù)制原點，①啟動子，②目的基因，③終止子，④標(biāo)記基因，謝謝觀賞等內(nèi)容，歡迎下載使用。
回顧復(fù)習(xí)： 關(guān)于基因
基因是決定生物性狀的基本單位
基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
DNA分子具有多樣性和特異性。
基因在染色體上呈線性排列。
每個基因都有特定的脫氧核苷酸排列順序
回顧復(fù)習(xí)： 復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較
rRNA、tRNAmRNA
親代DNA→子代DNA
DNA →mRNA→氨基酸序列
知識延伸： 基因的結(jié)構(gòu)
1、原核細胞的基因結(jié)構(gòu)：
與RNA聚合酶結(jié)合位點
啟動子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片斷，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得蛋白質(zhì)
終止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷，能終止mRNA的轉(zhuǎn)錄
RNA聚合酶:能夠識別啟動子上結(jié)合位點的一種蛋白質(zhì).
RNA聚合酶能夠識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點，并與其結(jié)合。
轉(zhuǎn)錄開始后，RNA聚合酶沿DNA分子移動，并以DNA分子的一條鏈為模板合成RNA。
轉(zhuǎn)錄完畢后，RNA鏈釋放出來，緊接著RNA聚合酶也從DNA模板鏈上脫落下來。
①不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA， 不能編碼蛋白質(zhì)。
：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNA， 能編碼蛋白質(zhì)
②有調(diào)控遺傳信息表達的核 苷酸序列.包括啟動子和終止子
能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。
不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。
2、真核細胞的基因結(jié)構(gòu)：
真核細胞的 基因結(jié)構(gòu)
外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列
：有調(diào)控作用的核苷酸序列， 包括啟動子和終止子
3、原核細胞與真核細胞的基因結(jié)構(gòu)比較
編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核細胞與真核細胞基因結(jié)構(gòu)一樣長嗎？
ＲＮＡ聚合酶識別和結(jié)合的部位
4、比較啟動子、起始密碼子、終止子、終止密碼子
基因工程的基本操作步驟:
“分子手術(shù)刀”—— 限制性核酸內(nèi)切酶
“分子縫合針”—— DNA連接酶
“分子運輸車”—— 基因進入受體細胞的載體
將目的基因?qū)胧荏w細胞
基因工程的基本操作的四個步驟：
2．什么叫目的基因？并舉例說明。
1．什么是基因？基因的結(jié)構(gòu)如何?
3．獲取目的基因的常用方法有哪些？
主要是編碼蛋白質(zhì)的基因，也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。
（1）從基因文庫中獲取
（2）利用PCR技術(shù)擴增
3、獲取目的基因的方法:①從基因文庫中獲取目的基因
(1).概念：
將某種生物全部DNA提取出來，選用適當(dāng)?shù)南拗泼福瑢NA切成一定范圍大小的DNA片段，分別與載體連接，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫。
基因組文庫：含有一種生物的全部基因
部分基因文庫：只包含了一種生物的部分基因， 如：cDNA文庫
在不知目的基因序列的情況下，獲得所需的目的基因。
(4).基因文庫的構(gòu)建
與載體連接導(dǎo)入受體菌群
②cDNA文庫的構(gòu)建——mRNA反轉(zhuǎn)錄形成
雙鏈DNA(cDNA)
第一步：以mRNA為模板,在反轉(zhuǎn)錄酶的作用，形成RNA-DNA雜交分子。第二步：核酸酶H使RNA-DNA雜交分子中的RNA鏈降解，使之變成單鏈的DNA。第三步：以單鏈DNA為模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一條互補的DNA鏈，形成雙鏈DNA分子。
基因組文庫 與 cDNA文庫的比較
村長, 為什么要構(gòu)建基因文庫？直接從含有目的基因的生物中提取不行嗎？？？
當(dāng)然行啊。構(gòu)建基因文庫只是獲取目的基因的方法之一。但是，有時我們完全不知道目的基因序列，或者想從一種生物體內(nèi)獲得許多基因，或者想知道幾種生物之間有哪些基因不同，或者想知道一種生物在不同的發(fā)育階段都表達哪些基因，或者想得到一種生物的全部基因序列，往往就需要構(gòu)建基因文庫。
基因文庫構(gòu)建好了，怎么從中得到我們所需的目的基因呢？？？
目前來說，這還是一件比較復(fù)雜的。事情，簡單的說就是根據(jù)目的基因的相關(guān)信息，如基因的核苷酸序列、基因的功能、基因的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA，以及基因的表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性來獲取目的基因。
(5).如何從基因文庫中得到所需要的目的基因？
報告基因（含熒光素分子）
DNA雜交（如檢測SARS病毒等）
3、獲取目的基因的方法:②利用PCR技術(shù)擴增目的基因
1．RCR 的中文全稱？PCR是一項什么樣的技術(shù)？2．PCR原理？利用這一技術(shù)獲取目的基因的前提？3．PCR的過程？這一過程利用了什么酶？4．通過PCR使目的基因的數(shù)目如何增長？
(1)．概念：PCR全稱為________________，是一項在生物 ____復(fù)制_____________的核酸合成技術(shù)。
原料：脫氧核苷酸（dNTP）
引物（一小段單鏈DNA或RNA）
熱穩(wěn)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”，為什么需要“引物”？
由于DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從DNA的3‘端延伸DNA鏈，因此DNA復(fù)制需要引物。
引物是一小段DNA或RNA，它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對。用于PCR的引物長度通常為20—30個核苷酸。
變性、復(fù)性、延伸三步曲
延伸：加熱至72℃ Taq酶以目的基因為模板，從引物開始，合成互補的新DNA鏈
變性：加熱至95℃ 雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA
復(fù)性：冷卻至55℃ 引物結(jié)合到互補的DNA鏈上
以_____方式擴增， 即____（n為擴增循環(huán)的次數(shù)）
在短時間內(nèi)大量擴增目的基因
PCR技術(shù)擴增與DNA復(fù)制的比較
四種脫氧核苷酸（dNTP）
DNA在高溫下變性解旋
雙鏈DNA(即目的基因)
（2）化學(xué)合成法：（根據(jù)已知氨基酸序列合成DNA的方法）
基因較小，核苷酸序列已知
以目的基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的基因。
3、獲取目的基因的方法: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、如果知道目的基因兩端的核苷酸序列，而且基因比較大，可采用____________
2、如果知道目的基因的序列，而且基因比較小，可采用________________
總結(jié)歸納： 獲取目的基因的三種方法應(yīng)用
二、基因表達載體的構(gòu)建—— 核心
1．如何構(gòu)建基因表達載體？2．基因表達載體構(gòu)建的目的？3．基因表達載體的組成？4．啟動子、終止子、標(biāo)記基因的作用分別是？
1．基因表達載體構(gòu)建的目的？
構(gòu)建表達載體可以使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能表達和發(fā)揮作用。
單獨的DNA片段─目的基因是不能穩(wěn)定遺傳的。
2．如何構(gòu)建基因表達載體？
重組DNA分子（重組質(zhì)粒）
用同一種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割目的基因和載體質(zhì)粒，產(chǎn)生相同的粘性末端。
用DNA連接酶將目的基因和載體連接在一起，形成重組DNA分子。
如果用同一種限制酶（EcRI酶）切割目的基因 和質(zhì)粒 ,再用DNA連接酶的作用后，會有幾種連接產(chǎn)物（不考慮3個及以上的切割產(chǎn)物連接情況）？
3．基因表達載體的組成？
4．啟動子、終止子、標(biāo)記基因的作用分別是？
啟動子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片斷，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得蛋白質(zhì)。
終止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷，能終止轉(zhuǎn)錄。
標(biāo)記基因：用于鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來
1．轉(zhuǎn)化的概念2．將目的基因?qū)胫参铩游?、微生物細胞的方法分別有哪些？
三、將目的基因?qū)胧荏w細胞
將目的基因?qū)胫参锛毎?br/>將目的基因?qū)雱游锛毎?br/>將目的基因?qū)胛⑸锛毎?br/>目的基因進入_________內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持_____和_____的過程
（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法
易感染雙子葉植物和裸子植物，對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力。
思考：如果想用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)雴巫尤~植物，該如何做？
1．將目的基因?qū)胫参锛毎姆椒ǎ?br/>Ti質(zhì)粒上的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細胞，并整合到受體細胞染色體的DNA上。
將外源目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA中形成重組Ti質(zhì)粒
將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌
使含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌感染植物細胞
又稱微彈轟擊法，是利用壓縮氣體產(chǎn)生的動力，將包裹在金屬顆粒表面的表達載體DNA打入受體細胞中，使目的基因與其整合并表達的方法。
單子葉植物常用的基因轉(zhuǎn)化的方法，但成本較高。
植物花粉在柱頭上萌發(fā)后，花粉管要穿過花柱直通胚囊?；ǚ酃芡ǖ婪ň褪窃谥参锸芊酆螅ǚ坌纬傻幕ǚ酃苓€未愈合前，剪去柱頭，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道進入受體細胞。
我國科學(xué)家獨創(chuàng)方法，十分簡便經(jīng)濟，我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是采用的此方法。
（1）將目的基因?qū)胫参锛毎捎米疃嗟姆椒ㄊ?？?）農(nóng)桿菌如何感染植物細胞？（3）農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒中Ｔ－ＤＮＡ有何特點？（4）若用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法應(yīng)選用什么作為運載體？將目的基因插入運載體的什 么部位？此時的農(nóng)桿菌是受體細胞嗎？（5）獲得含有目的基因的受體細胞后如何獲得具有新性狀的植物體？原理？（6）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和基因槍法分別適用于什么生物？
2．將目的基因?qū)雱游锛毎?br/>是目前最有效的一種將目的基因?qū)雱游锛毎姆椒?br/>提純含目的基因表達載體
動物的受體細胞主要是什么？
（1）早期基因工程為何選擇原核生物作為受體細胞？
3．將目的基因?qū)胛⑸锛毎?br/>原核生物特點：繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)少
用Ca2+處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA的生理狀態(tài)，這種細胞稱為感受態(tài)細胞。
感受態(tài)細胞法： 用CaCl2處理大腸桿菌，增加細菌細胞壁的通透性，使含有目的基因的重組質(zhì)粒進入宿主細胞。
感受態(tài)細胞易于吸收外源DNA
表達載體與感受態(tài)細胞混合
小結(jié)：將目的基因?qū)胧荏w細胞的方法
不能，受體細胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達。
受體細胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達嗎？
怎樣鑒定基因表達載體是否導(dǎo)入受體細胞中：
1、目的基因檢測的過程分為哪幾步？分別用什么方法？2、鑒定（個體生物學(xué)水平）方法？
四、目的基因的檢測與鑒定
檢測 —（分子檢測）
鑒定 ——（個體生物學(xué)水平）
③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)
抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等
②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA
①檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因
若外源DNA插入后，使整個DNA的GC含量過高，受體細胞會使外源DNA甲基化，不能轉(zhuǎn)錄；
某種蛋白質(zhì)會與啟動子結(jié)合，阻止外源基因開啟轉(zhuǎn)錄過程
mRNA合成后，可能被相應(yīng)的酶直接水解；
分子檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因
A．首先取出轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA。B．對含目的基因的DNA片段作放射性同位素標(biāo)記，以此做探針。C．使探針和轉(zhuǎn)基因生物的基因組雜交，若顯示出雜交帶，表明染色體已插入染色體DNA中。
用上述探針和轉(zhuǎn)基因生物的mRNA雜交，若出現(xiàn)雜交帶，表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA。
分子雜交（DNA——mRNA）
分子檢測：②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA
目的基因所表達的蛋白質(zhì)充當(dāng)抗原
可將抗原注射給動物體內(nèi)，從血清中提取相應(yīng)抗體。
分子檢測：③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)
方法——抗原-抗體雜交
將Bt毒蛋白注射小鼠體內(nèi)
從小鼠血管抽出血液分離出抗Bt毒素的抗體
個體生物學(xué)水平鑒定——
例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未導(dǎo)入目的基因或?qū)氲哪康幕蛭幢磉_。如蟲吃后中毒死亡，則說明導(dǎo)入了抗蟲基因并得到表達。
思考：若培育耐鹽堿的水稻，如何進行個體生物學(xué)水平鑒定？
鹽堿地種植，觀察其生長狀況。
小結(jié)：目的基因的檢測與鑒定
如將含胰島素基因的表達載體成功導(dǎo)入到大腸桿菌中，產(chǎn)生的胰島素沒有生物活性，原因是 。
大腸桿菌沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，無法對胰島素進行加工
基因工程的基本操作程序
二、基因表達載體的構(gòu)建（核心）
1、從基因文庫中獲取目的基因2、利用PCR技術(shù)擴增目的基因3、化學(xué)方法人工合成
①復(fù)制原點 +② 目的基因 + ③啟動子 + ④終止子 +⑤ 標(biāo)記基因
農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法、顯微注射法、Ca2+處理法
DNA分子雜交技術(shù)、分子雜交技術(shù)、抗原—抗體雜交技術(shù)
分子檢測外的個體水平鑒定
（1）如何知道目的基因是否進入受體細胞？（2）怎樣檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入目的基因？（3）如何檢測受體細胞中目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA？（4）如何檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)？
1、利用標(biāo)記基因（抗生素抗性基因）進行篩選。