基因工程的基本操作程序
获取目的基因呢?
(1)获取目的基因的根据:
如:根据基因的核苷酸序列; 基因的功能; 基因在染色体上的位置; 基因的转录产物mRNA; 基因翻译产物蛋白质等特性。
1.2 基因工程的基本操作程序
2022/3/23
1
基因工程基本操作的四个步骤 1、目的基因的获取 (前提)
2、基因表达载体的构建 (核心) 3、将目的基因导入受体细胞 (关键)
4、目的基因的检测与鉴定 (保证)
一、目的基因的获取
请阅读P9第一和二两段
(一)、目的基因主要是_编__码__蛋__白__质__的__基__因_______ 也可请以是举一出些三具个有以调上控的作用例的子因子
(三)、人工合成目的基因(在DNA合成仪中合成) 基因比较小,核苷酸序列已知
1)反转录法:
目的基因的mRNA
以目的基因转录成的信 使RNA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。
2)人工化学合成法 :
反转录 单链DNA (cDNA)
合成
双链DNA (即目的基因)
②原理:_D_N_A_复__制____
③条件:_有__一__段_已__知__基__因_的__核__苷__酸_序__列_、 _四_种__脱__氧__核_苷__酸____、__一__对__引__物___ 、
__耐_热__的__D_N_A聚__合. 酶(Taq酶)
④方式:以__指_数__方式扩增,即__2_n _(n为扩增循 环的次数)
别说明理由。
“ 汉 水 丑 生 的生物 同行” 超级群 大型 公 益 活 动 : 历年高 考题PPT版 制 作。 本 课 件 为 公 益作品 ,版权 所有, 不得 以 任 何 形 式 用于商 业目的 。2012年 1月 15日 , 汉 水 丑 生标 记。
第一组:①__引__物__I和__引__物__I_I局__部__发__生__碱__基__互__补__配__对__而__失__效__ ②_引__物__I_′__自__身__折__叠__后__会__出__现__局__部__碱__基__互__补__配_ 对而失效
“ 汉 水 丑 生 的生物 同行” 超级群 大型 公 益 活 动 : 历年高 考题PPT版 制 作。 本 课 件 为 公 益作品 ,版权 所有, 不得 以 任 何 形 式 用于商 业目的 。2012年 1月 15日 , 汉 水 丑 生标 记。
①从理论上推测,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段 所占比例为 15/16 。 ②在第 三 轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等 长的DNA片段。
有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链,这些糖链是 在内质网和高尔基复合体上加工完成的,内质网和 高尔基复合体存在于真核细胞中,大肠杆菌不存在 这两种细胞器,因此,在大肠杆菌中生产这种糖蛋 白是不可能的。
2022/3/23
56
4.β-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它 的成分异常时,动物有可能患某种疾病,如镰刀形细 胞贫血症。假如让你用基因工程的方法,使大肠杆菌 生产出鼠的β-珠蛋白,想一想,应如何进行设计?
(二)、利用PCR技术扩增目的基因
(二)、利用PCR技术扩增目的基因
原理:利用DNA双链复制原理 前提:有一段已知目的基因的核苷酸序列。
以便合成引物。
n 过程: 变性、退火、延伸三步曲
➢ 变性:加热至90~
95℃双链DNA解链成
为单链DNA
注➢意退:火双:链冷DN却A至中5,5~G和C比例越高,DNA变性温度越高。
4、目的基因的插入位点不是随机的。
目的基因的插入不能破坏载体上自身需要的基因片段, 以及其上的标记基因,且插入在启动子和终止子之间。
5、受体细胞不同,基因表达载体的构建也会有 差异。
三、将目的基因导入受体细胞
(一)转化
目的基因进入_受__体__细__胞__内,并且在 受体细胞内维持稳__定___和_表__达__的过程
(1) 生物之间进行基因交流,只有使用受体生物自身 基因的启动子才能比较有利于导入受体生物中无法转录;
2022/3/23
53
(3) 目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记;
(4) 为了增强目的基因的表达水平,往往还要增加 一些其他调控元件,如增强子等;
(二)、获取目的合成
一、目的基因的获取(一)从基因中获取目的基因(先建立基因,再从中筛选;)1.基因:概念见P9 2.基因的分类:
种 基因组DNA:含有一种生物的全部基因 类 部分基因文库:只包含了一种生物的部分基因,
①要选择合适的农杆菌菌株,因为不是所有的农杆菌 菌株都可以侵染单子叶植物;
②要加趋化和诱导的物质,一般为乙酰丁香酮等,目 的是使农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢(趋化性) 和激活农杆菌的Vir区(诱导)的基因,使T-DNA转移 并插入到染色体DNA上。
2022/3/23
55
思考与探究:
3.利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素,联系前面有关 细胞器功能的知识,结合基因工程操作程序的基本思路, 思考一下,若要生产人的糖蛋白,可以用大肠杆菌吗?
根据已知的氨基酸序列合成DNA
蛋白质 的氨基
推测
mRNA 的核苷
推测
结构基因 的核苷酸
酸序列
酸序列
序列
化学 合成
目的 基因
二、基因表达载体的构建——基因工程的核心
使目的基因在受体细胞中稳定存在, 目的: 并且可以遗传给下一代,同时使目的
基因能够表达和发挥作用。
2、表达载体的组成
1. 启动子 2. 终止子 3. 目的基因 4. 标记基因等
碱基互补配对 模板、原料、能量、酶、引物等
解旋方 式
氢键在高温下断 裂,双链全部解
开
解旋酶催化氢键逐步断裂
场所
体外
主要在细胞核中
不同 点
引物 酶
DNA
热稳定DNA聚合酶
(Taq酶)
RNA 解旋酶、DNA聚合酶等
结果
2022/3/23
在短时间内形成 大量的DNA片段
形成完整的DNA分子
20
33.(8分)请回答基因工程方面的有关问题:
3.过程: 质粒
DNA分子
同一种限制酶处理
一个切口 两个黏性末端
两个切口 获得目的基因
DNA连接酶 重组DNA分子(重组质粒)
1、构建重组质粒时,需用
切割
含目的基因的DNA和载体。目的是酶。
2、为防止载体与目的基因自身环化,应该怎么做? 3、目的基因与载体成功连接的基础是什么?
(二)方法
将目的基因导入 植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
将目的基因导入 动物细胞
——显微注射法
将目的基因导入 微生物细胞
——Ca2+处理法
四、目的基因的检测与鉴定
——检查是否成功
(一)、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
(1)方法: DNA分子杂交
(2)过程:
①.首先取出转基因生物的基因组DNA ②.用含目的基因的DNA片段用放射性同位素 等作标记,以此做探针 ③.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
归纳步骤
2、检测目的基因是否转录出了mRNA
①方法: 分 子 杂 交
②过程: 用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,
(5) 有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞 的什么部位,往往要加上可以标识存在部位的基因 (或做成目的基因与标识基因的融合基因),如绿色 荧光蛋白基因等。
2022/3/23
54
思考与探究2.根据农杆菌可将目的基因导入双子 叶植物的机理,你能分析出不能导入单子叶植物的 原因吗?若将一个抗病基因导入小麦中,理论上讲 你应该怎样做?
若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法: 抗原抗体杂交
(二)、鉴定(个体生物学水平) 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
思考与探究:1.作为基因工程表达载体,只需含有
目的基因就可以完成任务吗?为什么? 不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作 用,还需要有其他控制元件,如启动子、终止子和标记 基因等。必须构建上述元件的主要理由是:
(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组 引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图),请分 “汉水丑生的生物同行”超级群大型
公 益 活 动 : 历年高 考题PPT版 制 作。 本 课 件 为 公 益作品 ,版权 所有, 不得 以 任 何 形 式 用于商 业目的 。2012年 1月 15日 , 汉 水 丑 生标 记。
⑤结果: 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
利用PCR技术扩增目的基因
PCR技术
DNA复制
过程
DNA变性(90~95℃)→退火 (复性55~60℃)→子链延伸 (70~75℃)→重复循环
DNA复制起始,RNA引物形成 →DNA片段生成→RNA引物水解 →完整的DNA分子形成
相同 原则 点 条件
60℃部分引物与模 变性
板的单链DNA的特定
延伸
互补部位相配对和
结合
➢ 延伸:加热至70~ 75℃在Taq酶作用下, 合成互补的新DNA链
退火
(二)、利用PCR技术扩增目的基因
二、利用PCR技术扩增目的基因
① 概念:PCR全称为_聚__合_酶__链__式__反_应____,是一项 在生物_体__外_复制_特__定_D_N_A_片__段__的核酸合成技术
2022/3/23
57
归纳: 基因工程的基本操作程序. 构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
3. 将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法、显微注射法