(理)XXXX-03-08專題1 基因工程的基本操作程序

1、高二年級 生物專題專題1-2高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期u目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定u目的基因的獲取目的基因的獲取u基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建u將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期1 1、什么是目的基因？、什么是目的基因？2 2、獲取目的基因的方法有哪些？其操、獲取目的基因的方法有哪些？其操作過程分別是怎樣的？作過程分別是怎樣的？請閱讀請閱讀P9P9第一和二兩段第一和二兩段高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期從從基因文庫基因文庫中獲取目的基因中獲取目的基因基因文庫基因

2、文庫 基因組文庫基因組文庫部分基因文部分基因文庫庫高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期基因文庫的構(gòu)建過程基因文庫的構(gòu)建過程限制酶限制酶拼接到載體上拼接到載體上導(dǎo)入受體細(xì)胞擴(kuò)增導(dǎo)入受體細(xì)胞擴(kuò)增 將含有某種生將含有某種生物不同基因的許物不同基因的許多多DNADNA片斷片斷, ,導(dǎo)入導(dǎo)入到到中中, ,各個受體菌各個受體菌分別含有這種生分別含有這種生物的不同基因物的不同基因, ,稱為基因文庫。稱為基因文庫?；蚪M文庫基因組文庫高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期cDNAcDNA文庫的構(gòu)建文庫的構(gòu)建-反轉(zhuǎn)錄法：反轉(zhuǎn)錄法： 以目的基因轉(zhuǎn)錄以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使成的信使RNARNA為模板，為模板，反

3、轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNADNA，然后在酶的作用然后在酶的作用下合成雙鏈下合成雙鏈DNADNA，從而從而獲得所需的基因。獲得所需的基因。目的基因的目的基因的mRNAmRNA單鏈單鏈DNADNA反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄酶DNADNA聚合酶聚合酶雙鏈雙鏈DNADNA( (目的基因目的基因) )基因文庫的構(gòu)建過程基因文庫的構(gòu)建過程高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期基因組文庫和部分基因組文庫基因組文庫和部分基因組文庫(cDNA文庫文庫)比較比較高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期怎樣從基因文庫中得到我怎樣從基因文庫中得到我們所需的目的基因呢們所需的

4、目的基因呢? ?高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期依據(jù)依據(jù)-目的基因的有關(guān)信息。目的基因的有關(guān)信息。如：根據(jù)基因的核苷酸序列如：根據(jù)基因的核苷酸序列 基因在染色體上的位置基因在染色體上的位置 基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNAmRNA 基因翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性?；蚍g產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性。高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期1 1、原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)、原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非非編碼區(qū)編碼區(qū)非非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 與與RNARNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)聚合酶結(jié)合位點(diǎn)啟動子啟動子終止子終止子啟動子：啟動子：位于基因的首端的一段特殊的位于基因的首端的一段

5、特殊的DNADNA片斷，片斷，它是它是RNARNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出動基因轉(zhuǎn)錄出mRNAmRNA，最終獲得蛋白質(zhì)，最終獲得蛋白質(zhì)終止子：終止子：位于基因的尾端的一段特殊的位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片斷，片斷，能終止能終止mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期RNARNA聚合酶聚合酶: :能夠識別啟動子上結(jié)合位點(diǎn)的一種能夠識別啟動子上結(jié)合位點(diǎn)的一種蛋白質(zhì)蛋白質(zhì). . RNARNA聚合酶能夠識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點(diǎn)，聚合酶能夠識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點(diǎn)，并與其結(jié)合。并與其結(jié)合。 轉(zhuǎn)錄開始后，轉(zhuǎn)

6、錄開始后，RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA分子移動，并分子移動，并以以DNADNA分子的一條鏈為模板合成分子的一條鏈為模板合成RNARNA。 轉(zhuǎn)錄完畢后，轉(zhuǎn)錄完畢后，RNARNA鏈釋放出來，緊接著鏈釋放出來，緊接著RNARNA聚聚合酶也從合酶也從DNADNA模板鏈上脫落下來。模板鏈上脫落下來。高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期不能轉(zhuǎn)錄為信使不能轉(zhuǎn)錄為信使RNARNA，不能不能 編碼蛋白質(zhì)。編碼蛋白質(zhì)。：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNARNA，能能 編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì) 編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)原核原核細(xì)胞細(xì)胞 基因基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的

7、核 苷酸序列苷酸序列. .包括啟動子和終止子包括啟動子和終止子高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期2.2.真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)內(nèi)含子內(nèi)含子 外顯子外顯子 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA前體前體加工加工翻譯翻譯肽鏈肽鏈啟動子啟動子終止子終止子成熟成熟mRNAmRNA能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。 不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列。 外顯子外顯子: : 內(nèi)含子內(nèi)含子: : 高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期真核真核細(xì)胞細(xì)胞的的 基因基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列子：能

8、編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(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，：有調(diào)控作用的核苷酸序列， 包括位于編碼區(qū)上游的包括位于編碼區(qū)上游的RNARNA 聚合酶結(jié)合位點(diǎn)（啟動子）。聚合酶結(jié)合位點(diǎn)（啟動子）。非非編碼序列：編碼序列： 包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期原核細(xì)胞原核細(xì)胞真核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點(diǎn)不同點(diǎn)編碼區(qū)是編碼區(qū)是_的的編碼區(qū)是間隔的、編碼區(qū)是間隔的、_的的相同點(diǎn)相同點(diǎn)都由都由能夠編碼蛋白質(zhì)的能夠編碼蛋白質(zhì)的_和具和具有調(diào)控作用的有調(diào)控作用的_區(qū)組成的區(qū)組成的3 3、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較、原核細(xì)胞與真

9、核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較思思考考編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長嗎？細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長嗎？連續(xù)連續(xù)不連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼非編碼高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期PCRPCR的全稱：的全稱： 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)PCRPCR的原理：的原理： DNADNA復(fù)制復(fù)制 PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因技術(shù)擴(kuò)增目的基因的的前提條件：前提條件：要有一段已知的目的基因的核苷酸序列。要有一段已知的目的基因的核苷酸序列。選修選修1P58高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期模板模板原料原料引物引物酶酶控制溫度控制溫度利用利用P

10、CRPCR技術(shù)技術(shù)擴(kuò)增目的基因擴(kuò)增目的基因目的基因目的基因DNADNA四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸如單鏈如單鏈DNADNA分子片段分子片段耐熱的耐熱的DNADNA聚合酶聚合酶PCRPCR儀自動調(diào)控儀自動調(diào)控PCRPCR的條件：的條件：高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期條件：條件：基因基因較小較小，核苷酸序列，核苷酸序列已知已知。高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期用切目的基因相用切目的基因相同的限制性內(nèi)切同的限制性內(nèi)切酶切割質(zhì)粒酶切割質(zhì)粒高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期目的基因目的基因高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期1 1、基因

11、表達(dá)載體的組成、基因表達(dá)載體的組成目的基因目的基因啟動子啟動子:終止子終止子:標(biāo)記基因等標(biāo)記基因等一段有特殊結(jié)構(gòu)的一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNADNA片段片段。位于基因的首端。位于基因的首端。一段有特殊結(jié)構(gòu)的一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNADNA片段片段。位于基因的尾端。位于基因的尾端。高二高二20102010年上學(xué)期年上學(xué)期啟動子的作用：啟動子的作用：終止子作用：終止子作用：使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止。標(biāo)記基因作用：標(biāo)記基因作用： 是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基 因，從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來，因，從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來，如青霉素基因。如青霉素基因。 是是RNARNA聚合酶識別和結(jié)合的部位聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄