生物人教版高中选修3 现代生物科技专题基因工程的基本操作程序

与RNA聚合酶结合位点
启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起 始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，它能 阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来， 使转录终止。 RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合 的一种蛋白质.(以模板转录然后脱落)
一、目的基因的获取（一）从基因中直接获取 1.基因：概念见P9
2.基因的分类:按外源DNA片段的来源分类 种 况下，便于获得所需的 目的基因。
目的基因表达载体提纯 显微注射 受精卵 取卵（受精卵） 新性状动物
3、将目的基因导入微生物细胞 ①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质 少 ②方法：
用Ca2+处理细胞
感受态细胞 感受
表达载体与感受态细胞混合 态细胞吸收DNA分子
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 (关键步骤)
1、将目的基因导入植物细胞的方法：
（1）农杆菌转化法
①农杆菌特点：
易感染双子叶植物和裸子植物，对大多 数单子叶植物没有感染能力
②原理：Ti质粒上的T---DNA可以转 移到受体细胞，并整合到受体细胞染 色体的DNA上。
③过程：
④优点
（2）基因枪法 （3）花粉管通道法
2、将目的基因导入动物细胞 ①方法：显微注射法 ②程序：
练习
1）以下说法正确的是 （ ）
C
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多 个限制酶切点，以便与外源基因连接 D、基因控制的性状都能在后代表现出来
练习
2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 （ ） D
三、将目的基因导入受体细胞
受体细胞 内，并且在 目的基因进入 _________ （一）转化： 表达 的过程 受体细胞内维持稳定 _____和_____ 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
（二）方法
将目的基因导入 ——显微注射法 动物细胞 将目的基因导入 ——感受态细胞 微生物细胞
非编码区 编码区上游 启动子
编码区
非编码区 编码区下游 终止子
原核 细胞 的 基因 结构
编码区 ：能转录相应的信使RNA，能 编码蛋白质 ①不能转录为信使RNA，不能 编码蛋白质。 非编码区 ②有调控遗传信息表达的核 苷酸序列，在该序列中， 最重要的是位于编码区上 游的RNA聚合酶结合位点。
知识点一：2.真核细胞的基因结构
——检查是否成功
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 方法—— DNA分子杂交 ②检测目的基因是否转录出了mRNA 方法—— 分子杂交（注意与上不同之处） ③检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法—— 抗原￣抗体杂交
鉴定—— 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
归纳: 基因工程的基本操作程序
4.获取目的)
提取某种生物的全部DNA 用适当的限制酶切 一定大小的DNA片段 将DNA法：cDNA的合成流程图解
某种生物的单链mRNA
反（逆）转录酶 单链互补DNA DNA聚合酶
D、它是环状DNA
练习
3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ A ）
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞
D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
练习
4）有关基因工程的叙述正确的是 （ D ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体
1）反转录法：
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。 目的基因的mRNA 反转录
单链DNA (cDNA） 合成 双链DNA (即目的基因)
2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：
结构基因 蛋白质 mRNA 的氨基 推测 的核苷 推测 的核苷酸 化学 合成 序列 酸序列 酸序列 目的 基因
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
原核细胞 编码区是 连续 的 _____ 真核细胞 编码区是间隔的、 不连续 的 _____
D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供 资料
练习
5 ）基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计 施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行 碱基互补配对的步骤是 （C ） A、人工合成目的基因
B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
知识点一：1.原核细胞的基因结构 非编码区 编码区上游 启动子 编码区 非编码区 编码区下游 终止子
1.2 基因工程的基本操作程序
基因工程基本操作的四个步骤
1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定
有了目的基因，我们才 能赋予一种生物以另一 种生物的遗传特性。
使目的基因在受体细胞 中稳定存在，并可进行 遗传、表达和发挥作用

载体进入受体细胞稳定 表达，才能实现一种生 物的基因在另一种生物 中的转化。
与模板互补的DNA双链）
重复循环
2、具体过程
PCR(多聚酶链式反应)
聚合酶链式反应 ，是一项 ① 概念：PCR全称为_______________ 特定DNA片段的核酸合成技术 体外 在生物____ 复制___________ DNA复制 ②原理：__________ ③条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列（前提条件） _______________________、 四种脱氧核苷酸 、___________ 一对引物 、 _______________ DNA聚合酶 等 ___________. n 指数 方式扩增，即____ 2 （n为扩增循 ④方式：以_____ 环的次数） ⑤结果： 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
双链cDNA片段基因
聚合酶链式反应 ，是一项 概念：PCR全称为_______________ 体外复制特定 DNA片段的核酸合成技术 在生物____ ___________ 原理： DNA复制
（1）方法: （2）过程: DNA分子杂交
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
DNA分子杂交示意图
采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分 子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补 的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合 在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序 列的部位，仍然是两条游离的单链。 P15思考与探究
条件： 模板DNA( 需含有目的基因 ) 四种脱氧核苷酸(dNTP)
热稳定DNA聚合酶(Taq酶） Mg2+(激活剂) 缓冲溶液 一对引物：一对寡核苷酸序列：与目的基因 的起始段互补 前提： 一段已知目的基因的核苷酸序列，以便 根据这一序列合成引物
过程
预变性（增加DNA变性的概率） 高温变性（解旋为单链） 低温退火（引物与单链互补结合） 适温延伸（在Taq酶的作用下合成
二、基因表达载体的构建
——基因工程的核心
1、目的：
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 基因能够表达和发挥作用。
所需物质：
它们各自 的作用是 什么?
2、基因表达载体的组成：
复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因
它们各自 的作用是 什么?
启动子：位于基因的首端的 一段特殊的DNA片断，它是 RNA聚合酶识别和结合的部 位，有了它才能驱动基因转 录出mRNA，最终获得蛋白质 终止子：位于基因的尾端的 一段特殊的DNA片断，能终 止mRNA的转录 标记基因的作用是为了鉴别 受体细胞中是否含有目的基 因，从而将有目的基因的细 胞筛选出来
才能确定目的基因是否 真正在受体细胞中稳定 遗传和正确表达。
一、目的基因的获取
请阅读P9第一和二两段
编码蛋白质的结构基因 (一)、目的基因主要是______________________
请举出三个以上的例子 （二）、获合成
⑥过程：
a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板 氢键 断裂，形成___________ 在热作用下，_____ 单链DNA
b、退火（复性55℃-65℃）：系统温度降低，引 双链 。 物与DNA模板结合，形成局部________ c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下， DNA链 。 合成与模板互补的________
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, 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
归纳步骤
(四)目的基因的检测与鉴定
注意
①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因 和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体 基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部 分结构 ②用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又 用到DNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种 酶作用的化学键都是磷酸二酯键 ③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少 ④目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表 达载体的方式携带进去。
非编码区 编码区 非编码区
编码区上游
启动子
与RNA聚合酶 结合位点