基因工程的基本操作程序ppt课件.ppt
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1、有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 与与RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点启动子启动子终止子终止子 RNA RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点,聚合酶能够识别调控序列中的结合位点,并与其结合。并与其结合。 转录开始后
2、,转录开始后,RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA分子移动,并分子移动,并以以DNADNA分子的一条链为模板合成分子的一条链为模板合成RNARNA。 转录完毕后,转录完毕后,RNARNA链释放出来,紧接着链释放出来,紧接着RNARNA聚聚合酶也从合酶也从DNADNA模板链上脱落下来。模板链上脱落下来。有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。能转录相应的信使能转录相应的信使RNARNA,能编,能编码蛋白质码蛋白质 编码区编码区: :非编码区非编码区: :原核细胞的原核细胞的基因结构基因结构有
3、调控作用,含启动子、有调控作用,含启动子、终止子等。终止子等。非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 启动子启动子终止子终止子有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点内含子内含子 外显子外显子 能够编码蛋白质的序列叫做外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内含子不能够编码蛋白质的序列叫做内含子启动子
4、启动子终止子终止子编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 内含子:内含子: 外显子:外显子: 有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。真核真核细胞细胞的的 基因基因结构结构编码区编码区非编码区非编码区外显子:能编码蛋白质的序列外显子:能编码蛋白质的序列内含子:不能编码蛋白质的序列内含子:不能编码蛋白质的序列非编码序列:非编码序列: 包括非编码区和内含子包括非编码区和内含子有调控作用,含启动子、有调控作用,含启动子、终止子等。终止子等。有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机
5、制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点外显子外显子内含子内含子终止子终止子基因的结构基因的结构启动子启动子原核原核真核真核终止子终止子有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞不同点不同点编码区是编码区是_的的编码区是间隔的、编码区是间隔的、_的的相同点相同点都由能够编码蛋白质的都由能够编码蛋白质的_和具有调控和具有调控作用的作用的_
6、区组成的区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构比较思思考考编码相同数目氨基酸的蛋白质,原核细胞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?与真核细胞基因结构一样长吗?连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。1 1、目的基因的获取、目的基因的获取2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定有了目的基
7、因,我们才有了目的基因,我们才能赋予一种生物以另一能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞使目的基因在受体细胞中稳定存在,并可进行中稳定存在,并可进行遗传、表达和发挥作用遗传、表达和发挥作用 实现一种生物的基因在实现一种生物的基因在另一种生物中表达。另一种生物中表达。 才能确定目的基因是否才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。遗传和正确表达。1.2 1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又
8、相互信任的合作环境。1 1、目的基因主要是指、目的基因主要是指_编码蛋白质的基因编码蛋白质的基因2 2、获取目的基因的常用方法有哪些、获取目的基因的常用方法有哪些? ?(1 1)从基因文库中获取)从基因文库中获取(2 2)利用)利用PCRPCR技术扩增技术扩增(3 3)人工合成)人工合成请阅读请阅读P P9 9, ,了解:目的基因、基因文库的概念了解:目的基因、基因文库的概念一、目的基因的获取一、目的基因的获取有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。1 1、从基因文库中获取目的基因、从基因文库
9、中获取目的基因 将含有某种生物不同基因的许多将含有某种生物不同基因的许多DNADNA片断,片断,导入到受体菌的群体中,各个受体菌分别含有这导入到受体菌的群体中,各个受体菌分别含有这种生物的不同基因,称为种生物的不同基因,称为基因文库基因文库(2 2)基因文库种类)基因文库种类基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库(如(如:cDNA:cDNA文库)文库)(1 1). .基因文库基因文库基因文库的本质是基因文库的本质是含有某生物基因的菌体群含有某生物基因的菌体群有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的
10、合作环境。提取某生物提取某生物全部全部DNA用适当用适当限制酶切割限制酶切割许许 多多DNA片段片段与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群该生物基该生物基因组文库因组文库(每个受体菌含有一段不同的DNA片段)与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群mRNA逆转录酶逆转录酶杂交双链杂交双链核酸酶核酸酶H单链单链DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNA(cDNA)该生物该生物cDNA文库文库有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。小小大大无无有有无无有有某种生物的部分基因某种生物的部分基因
11、 某种生物的全部基因某种生物的全部基因可以可以部分基因可以部分基因可以基因组文库与基因组文库与cDNAcDNA文库的比文库的比较较有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。基因组基因组文库与文库与部分基部分基因文库因文库的关系的关系 (4)怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢? ? 根据基因的有关信息:如基因的核苷酸序列、基因在染色体根据基因的有关信息:如基因的核苷酸序列、基因在染色体上的位置、基因转录的上的位置、基因转录的mRNA,以及基因表达的产物
12、蛋白质等。,以及基因表达的产物蛋白质等。有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。PCR多聚酶链式反应多聚酶链式反应n原理:原理:n前提:前提:n条件:条件:PCR扩增仪扩增仪DNA双链复制的基本原理双链复制的基本原理一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物(一对寡核苷酸序列,与目的基因的起始段互补)一对寡核苷酸序列,与目的基因的起始段互补)热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶( (TaqTaq酶酶)DNADNA的两条链为模板的两条链为
13、模板温度控制温度控制2 2、利用、利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。5 5/ /3 3/ /GGGGTCTC3 3/ /5 5/ /GAGACCCC5 5/ /3 3/ /引物引物GGGG变性变性复性复性延伸延伸1.目的基因目的基因DNA受热变性,解链;受热变性,解链;2.引物与单链互补结合;引物与单链互补结合;3.合成链在合成链在DNA聚合酶作用下进行延伸。聚合酶作用下进行延伸。5 5/ /3 3/ /AGAG引物引物有利于学习和创新的组
14、织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。2 2、利用、利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。具体过程:具体过程:a a、DNADNA变性变性(90-9590-95):):双链双链DNADNA模板模板 在热作用下,在热作用下,_断裂,形成断裂,形成_b b、复性、复性(55-6055-60):):系统温度降低,引物与系统温度降低,引物与DNADNA模板结合,形成局部
15、模板结合,形成局部_。 c c、延伸、延伸(70-7570-75):):在在TaqTaq酶的作用下,从酶的作用下,从 引物的引物的55端端33端端延伸,合成与模板互补延伸,合成与模板互补 的的_。 氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。 不不同同点点解旋方式解旋方式场所场所酶酶温度条件温度条件合成对象合成对象联系联系PCRPCR技术与技术与DNADNA复制的比较复制的比较解旋酶催化解旋酶催化高温变性解旋高温变性解旋 细胞内细胞内 主要在细胞
16、核内主要在细胞核内 细胞外细胞外 主要在主要在PCRPCR扩增仪内扩增仪内解旋酶、普通的解旋酶、普通的DNADNA聚合酶等聚合酶等耐热的耐热的DNADNA聚聚合酶(合酶(TaqTaq酶)酶)细胞内温和条件细胞内温和条件需控制温度,需控制温度, 在较高温度下进行在较高温度下进行DNADNA分子分子DNADNA片段或基因片段或基因模板、原料、酶、引物等均相同模板、原料、酶、引物等均相同 PCR技术技术DNA复制复制有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列
17、合成DNADNA法法 : 根据已知蛋白质的根据已知蛋白质的氨基酸序列,推测出相氨基酸序列,推测出相应的信使应的信使RNARNA序列,然序列,然后按照碱基互补配对原后按照碱基互补配对原则,推测出它的结构基则,推测出它的结构基因的核苷酸序列,再通因的核苷酸序列,再通过化学方法,以单核苷过化学方法,以单核苷酸为原料合成目的基因。酸为原料合成目的基因。蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成3 3、人工合成法、人工合成法有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,
18、以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。 1. 1.为什么要构建基因文库?直接从含有目的基因的为什么要构建基因文库?直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗?生物体内提取不行吗? 构建基因文库是获取目的基因的方法之一,构建基因文库是获取目的基因的方法之一,并不是惟一的并不是惟一的方式方式。如果所需要的目的基因序列已知,就可以通过如果所需要的目的基因序列已知,就可以通过PCR方式方式从含有该基因的生物的从含有该基因的生物的DNA中,直接获得,也可以通过反转录,中,直接获得,也可以通过反转录,用用PCR方式从方式从mRNA中获得,中获得,不一定要构建基因文库
19、不一定要构建基因文库。但如果但如果所需要的目的基因的序列完全不知,或只知道目的基因序列的所需要的目的基因的序列完全不知,或只知道目的基因序列的一段,或想从一种生物体内获得许多基因,或者想知道这种生一段,或想从一种生物体内获得许多基因,或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因不同,或者想知道一种生物在物与另一种生物之间有多少基因不同,或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同,或者想得到一种个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同,或者想得到一种生物的全基因组序列,往往就需要构建基因文库。生物的全基因组序列,往往就需要构建基因文库。 寻根问底寻根问底 有利于学习和创新的组织管理
20、机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。质粒质粒目的基因目的基因限制酶限制酶DNA连接酶连接酶重组重组DNA二、基因表达载体的构建(核心)二、基因表达载体的构建(核心)有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。a.a.用一定的用一定的_切割质粒,切割质粒,使其出现一个切口,露出使其出现一个切口,露出_。b.b.用用_切断目的基切断目的基因,使其产生因,使其产生_。c.c.将切下的目的基因片段插入将切下的目的基因片段插入质
21、粒的质粒的_处,再加入适量处,再加入适量_,形成了一个重组,形成了一个重组 DNADNA分子(重组质粒)分子(重组质粒)限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶相同相同的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶二、基因表达载体的构建(核心)二、基因表达载体的构建(核心)有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。质粒质粒DNADNA分子分子限制酶处理限制酶处理一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端DNADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA分子(重组质粒)分子(重组质粒)同
22、一种同一种 1. 1.过程过程二、基因表达载体的构建(核心)二、基因表达载体的构建(核心)两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。 科学家在培育抗虫棉时,经过了许多复杂的科学家在培育抗虫棉时,经过了许多复杂的过程和不懈的努力,才获得成功。过程和不懈的努力,才获得成功。 起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中,然后导入棉花的受精卵中,结果抗虫基质粒中,然后导入棉花的受精卵中,结果抗虫基因在棉花体内没有表达。因在棉
23、花体内没有表达。 然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子( (抗抗虫基因首端虫基因首端) ),导入棉花受精卵,长成的棉花植株,导入棉花受精卵,长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子基因的质粒中插入终止子( (抗虫基因末端抗虫基因末端) ),导入,导入棉花受精卵,结果长成的植株,有了抗虫能力。棉花受精卵,结果长成的植株,有了抗虫能力。 有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。2.2
24、.目的:目的:3.3.组成:组成:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且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,同时使目的基因能够可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。表达和发挥作用。 它们各自的作用它们各自的作用是什么是什么? ?目的基因目的基因+ +启动子启动子+ +终止子终止子+ +标记基因标记基因二、基因表达载体的构建(核心)二、基因表达载体的构建(核心)有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。基因表达载体的组成:基因表达载体的组成:目的基因:目的基因:启动子
25、:启动子:终止子:终止子:标记基因:标记基因:外源外源DNADNA分子的有效片段。分子的有效片段。一段有特殊结构的一段有特殊结构的DNADNA片段,位于基因首片段,位于基因首端,它是端,它是RNARNA聚合酶识别和结合的部位,聚合酶识别和结合的部位,是负责驱动基因转录出是负责驱动基因转录出mRNAmRNA的。的。位于基因尾端,起终止转录的作用。位于基因尾端,起终止转录的作用。鉴别受体细胞中是否含有目的基因,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。从而将含有目的基因的细胞筛选出来。有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为
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