原核生物与真核生物的基因结构
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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。
2、真核生物的基因结构
非编码区
编码区
编码蛋白质
非编码区
启动子
终止子
外显子
内含子
（能编码蛋白质） （不能编码蛋白质）
（1）外显子和内含子 外显子能编码蛋白质，内含子不能编码蛋白质。
一、原核生物与真核生物的基因结构
1、原核生物基因结构
非编码区
编码区
非编码区
…A‥………ATGTGCACGTAGTTA………‥G… …T‥启…动…子 …TACACGTGCATCAAT……终…止子‥C…
编码区上游
编码蛋白质
编码区下游
调控遗传信息的表达 （调控程序）
（1）编码区和非编码区
能编码蛋白质的区段叫做编码区； 不能编码蛋白质的区段叫做非编码区， 在非编码区上有调控遗传信息表达的核苷酸序列
基因组DNA文库：含有一种生物的全部基因 部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，
如：cDNA文库
（3）建立基因文库的目的：
在未知基因序列的情况下，便于寻找并获得所需的大量的目的基因。
（4）基因文库的构建方法： ①直接分离法-----基因组文库
②反转录法-----cDNA
基因文库的构建方法之一： ①直接分离法(鸟枪法)
-----原核生物的基因组文库 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片段与载体连接 导入受体菌中储存
基因组文库
用限制酶切成许多片断
基因文库的构建方法之二： 反转录法：---主要是真核生物的cDNA
原核细胞的基因:
真核细胞的基因
在细胞质内转录
mRNA
在细胞质中将mRNA 分离并加入反转录酶
DNA单链 合成第二条DNA链
cDNA
在细胞核内转录
基因文库的构建方法 基因组文库：一般针对原核生物的基因，因为基因少
部分基因文库：一般针对真核生物的基因，如cDNA文库
文库类型
cDNA文库
基因组文库
文库大小
小
大
基因中启动子
无
有
基因中内含子
无
有
基因多少 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因
物种之间的基 因交流
形成完整的DNA分子
3、人工合成的目的基因
1）反转录法： 目的基因的mRNA
反转录
单链DNA
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 ：（化学合成仪）
蛋白质
mRNA
的氨基 推测 的核苷
推测
结构基因 的核苷酸
化学 合成
酸序列
酸序列
序列
目的 基因
（二）基因表达载体的构建
----基因工程的核心 1. 构建表达载体的目的：
（2）非编码区和非编码序列
非编码序列包括非编码区和编码区的内含子
终止子 原核细胞的基因结构 真核细胞的基因结构
①相同点：都是由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编 码区构成。②不同点：原核细胞基因的编码区是连续的；真核细胞 的编码区是间隔的，不连续的。
二、基因工程的基本操作程序：
阅读教材P8-12，回答下列相关问题： 1、基因工程的基本操作流程图：
适温延伸（在Taq酶的作用下合成 与模板互补的DNA双链）
重复循环
PCR(多聚酶链式反应)
【比较】PCR技术和DNA的复制
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 点
原则 条件
碱基互补配对 模板、原料（dCTP、dATP、dGTP、dTTP）、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、DNA连接酶等
结果
在短时间内形成 大量的DNA片段
②利用PCR技术扩增
③化学方法人工合成
2、利用PCR技术扩增目的基因
（1）概念：是一项在已知特定DNA片段的碱基序列情况下，在
生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制（碱基互补配对原则）
（3）过程： （4）条件： ①模板DNA( 需含有目的基因 )
②四种脱氧核苷酸 ③热稳定DNA聚合酶
非编码区 启动子
RNA聚合酶
编码区
ATGTGCACGTAGTTA TACACGTGCATCAAT
AUGUGCACGUAGUUA
非编码区 终止子
（2）启动子、RNA聚合酶、终止子
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。
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.
④一对引物：一对寡核苷酸序列，与目的基因的起始段互补
⑤加热
（5）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
（6）结果：以__指__数_方式扩增，即__2_n _扩增（n为扩增循环的次数）
（7）PCR技术扩增与DNA复制的比较：
（4）过程：
高温变性（解旋为单链）
低温退火（引物与单链互补序列结合）
①使目的基因在受体细胞中稳定存在并
遗传给子代。
②同时使目的基因能表达和发挥作用。
IMN
2. 一个表达载体组成：
复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因
（1）启动子：是一段有特殊结构的______，位于基因的_____，是 ________识别和结合的部位，能驱动基因转录出____，最终获得所 需的______。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的_____ ，位于基因的______。 （3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中________，从而将 含有_______的细胞筛选出来。常用的标记基因是___________。 （4）复制原点：复制的起点
可以
部分基因可以
说明
2019/11/2
基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操 作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是 操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目 性.
9
限制酶切割
生物材料 →分离DNA反→转→录DNA片段→基因组文库 →①从基因文库
↘分离MRNA→→ cDNA ↘→cDNA文库
中获取
（一）目的基因的获取
限制酶切割
生物材料 →分离DNA →→DNA片段→基因组文库 ↘分离MRNA反→转→录cDNA ↘→cDNA文库
→①从基因文库 中获取
②利用PCR技术扩增
wk.baidu.com
③化学方法人工合成
1、从基因文库中直接获取:
（1）基因文库的概念：见P9
（2）基因文库的分类:(按外源DNA片段的来源分类)
2、真核生物的基因结构
非编码区
编码区
编码蛋白质
非编码区
启动子
终止子
外显子
内含子
（能编码蛋白质） （不能编码蛋白质）
（1）外显子和内含子 外显子能编码蛋白质，内含子不能编码蛋白质。
一、原核生物与真核生物的基因结构
1、原核生物基因结构
非编码区
编码区
非编码区
…A‥………ATGTGCACGTAGTTA………‥G… …T‥启…动…子 …TACACGTGCATCAAT……终…止子‥C…
编码区上游
编码蛋白质
编码区下游
调控遗传信息的表达 （调控程序）
（1）编码区和非编码区
能编码蛋白质的区段叫做编码区； 不能编码蛋白质的区段叫做非编码区， 在非编码区上有调控遗传信息表达的核苷酸序列
基因组DNA文库：含有一种生物的全部基因 部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，
如：cDNA文库
（3）建立基因文库的目的：
在未知基因序列的情况下，便于寻找并获得所需的大量的目的基因。
（4）基因文库的构建方法： ①直接分离法-----基因组文库
②反转录法-----cDNA
基因文库的构建方法之一： ①直接分离法(鸟枪法)
-----原核生物的基因组文库 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片段与载体连接 导入受体菌中储存
基因组文库
用限制酶切成许多片断
基因文库的构建方法之二： 反转录法：---主要是真核生物的cDNA
原核细胞的基因:
真核细胞的基因
在细胞质内转录
mRNA
在细胞质中将mRNA 分离并加入反转录酶
DNA单链 合成第二条DNA链
cDNA
在细胞核内转录
基因文库的构建方法 基因组文库：一般针对原核生物的基因，因为基因少
部分基因文库：一般针对真核生物的基因，如cDNA文库
文库类型
cDNA文库
基因组文库
文库大小
小
大
基因中启动子
无
有
基因中内含子
无
有
基因多少 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因
物种之间的基 因交流
形成完整的DNA分子
3、人工合成的目的基因
1）反转录法： 目的基因的mRNA
反转录
单链DNA
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 ：（化学合成仪）
蛋白质
mRNA
的氨基 推测 的核苷
推测
结构基因 的核苷酸
化学 合成
酸序列
酸序列
序列
目的 基因
（二）基因表达载体的构建
----基因工程的核心 1. 构建表达载体的目的：
（2）非编码区和非编码序列
非编码序列包括非编码区和编码区的内含子
终止子 原核细胞的基因结构 真核细胞的基因结构
①相同点：都是由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编 码区构成。②不同点：原核细胞基因的编码区是连续的；真核细胞 的编码区是间隔的，不连续的。
二、基因工程的基本操作程序：
阅读教材P8-12，回答下列相关问题： 1、基因工程的基本操作流程图：
适温延伸（在Taq酶的作用下合成 与模板互补的DNA双链）
重复循环
PCR(多聚酶链式反应)
【比较】PCR技术和DNA的复制
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 点
原则 条件
碱基互补配对 模板、原料（dCTP、dATP、dGTP、dTTP）、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、DNA连接酶等
结果
在短时间内形成 大量的DNA片段
②利用PCR技术扩增
③化学方法人工合成
2、利用PCR技术扩增目的基因
（1）概念：是一项在已知特定DNA片段的碱基序列情况下，在
生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制（碱基互补配对原则）
（3）过程： （4）条件： ①模板DNA( 需含有目的基因 )
②四种脱氧核苷酸 ③热稳定DNA聚合酶
非编码区 启动子
RNA聚合酶
编码区
ATGTGCACGTAGTTA TACACGTGCATCAAT
AUGUGCACGUAGUUA
非编码区 终止子
（2）启动子、RNA聚合酶、终止子
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。
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.
④一对引物：一对寡核苷酸序列，与目的基因的起始段互补
⑤加热
（5）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
（6）结果：以__指__数_方式扩增，即__2_n _扩增（n为扩增循环的次数）
（7）PCR技术扩增与DNA复制的比较：
（4）过程：
高温变性（解旋为单链）
低温退火（引物与单链互补序列结合）
①使目的基因在受体细胞中稳定存在并
遗传给子代。
②同时使目的基因能表达和发挥作用。
IMN
2. 一个表达载体组成：
复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因
（1）启动子：是一段有特殊结构的______，位于基因的_____，是 ________识别和结合的部位，能驱动基因转录出____，最终获得所 需的______。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的_____ ，位于基因的______。 （3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中________，从而将 含有_______的细胞筛选出来。常用的标记基因是___________。 （4）复制原点：复制的起点
可以
部分基因可以
说明
2019/11/2
基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操 作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是 操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目 性.
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限制酶切割
生物材料 →分离DNA反→转→录DNA片段→基因组文库 →①从基因文库
↘分离MRNA→→ cDNA ↘→cDNA文库
中获取
（一）目的基因的获取
限制酶切割
生物材料 →分离DNA →→DNA片段→基因组文库 ↘分离MRNA反→转→录cDNA ↘→cDNA文库
→①从基因文库 中获取
②利用PCR技术扩增
wk.baidu.com
③化学方法人工合成
1、从基因文库中直接获取:
（1）基因文库的概念：见P9
（2）基因文库的分类:(按外源DNA片段的来源分类)