1.2 基因工程的基本操作程序（第1课时） 课件 2020-2021学年高二生物人教版选修3

（第1课时） 基因工程培育抗虫棉的简要过程： 提取 与运载体DNA拼接缝合，导入 表达 * 普通棉花(无抗虫特性) 苏云金芽孢杆菌 抗虫基因 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性) 基因工程的基本操作程序 一、目的基因的获取 二、基因表达载体的构建 三、将目的基因导入受体细胞 四、目的基因的检测与鉴定 前提 * 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。 目的基因一般是什么基因？（P9） 目的基因主要是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 如：与生物抗性相关的基因、与优良品质相关的基因、与生物药物和保健品相关的基因、与毒物降解相关的基因、与工业用酶相关的基因等 目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、种子贮藏蛋白基因及人胰岛素基因等。 一、目的基因的获取 * * 获取目的基因一般有哪些方法？ （一）从基因文库中获取 （二）利用PCR技术扩增 （三）人工合成 * 可以从自然界已有的物种中分离出来， 也可以用人工的方法合成。 * 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。 1.基因文库（gene library）概念(P9) （一）从基因文库中获取目的基因 * 2.基因文库的分类 基因组文库： 部分基因文库： * 例1（2019全国卷1 节选）基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括 和 。 基因组文库 cDNA文库 含有一种生物的全部基因（国家图书馆） 只包含一种生物的部分基因（市图书馆），如cDNA文库 （部分基因文库） 3、基因文库的构建 （1）基因组文库的构建 提取某生物 全部DNA 用适当 限制酶切割 许 多 DNA片段 与载体连接 导入受体菌群 该生物基 因组文库 （每个受体菌含有一段不同的DNA片段） （2）cDNA文库的构建——mRNA反转录形成 与载体连接 导入受体菌群 某种生物 某个时期的mRNA 逆转录酶 杂交双链 核酸酶H 单链DNA DNA聚合酶 双链DNA (cDNA) 该生物 cDNA文库 * 分册二P9　 P10 * 原核细胞的基因结构 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 与RNA聚合酶结合位点 启动子 终止子 ①不编码蛋白质 ：编码蛋白质，连续不间断 编码区 非编码区 ②调控遗传信息表达,上游有启动子， 下游有终止子 * mRNA 蛋白质 转录 翻译 原核细胞基因表达的过程 真核细胞的基因结构 编码区 与RNA聚合酶 结合位点 内含子 外显子 启动子 终止子 编码区上游 编码区下游 编码区 非编码区 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 ：有调控作用,上游有启动子，下游有终止子 非编码序列： 包括非编码区和内含子 * 真核细胞基因表达的过程 mRNA前体 mRNA 转录 剪接 蛋白质 思考：如何让真核细胞的基因在原核细胞中表达？ 翻译 非编码区 非编码区 真核细胞的cDNA(互补脱氧核糖核酸)的获取 编码区 非编码区 非编码区 DNA聚合酶 剪接有关的酶 RNA聚合酶 mRNA前体 mRNA 单链DNA cDNA 逆转录酶 转录 剪接 逆转录 复制 启动子 终止子 基因 不含非编码序列。即不含非编码区和内含子 * 内含子 外显子 基因组DNA文库与cDNA文库的比较（P10） 小 大 无 有 无 有 某种生物的 部分基因 某种生物的 全部基因 可以 部分基因可以 * 例2：在合成人胰岛素时，能不能直接把人的胰岛素基因直接转入大肠杆菌内？为什么？ 不能。 真核细胞与原核细胞的基因结构不同，真核细胞的基因有内含子，而原核细胞中的基因没有内含子。如果要原核细胞表达就要去掉真核基因中的内含子，即由mRNA反转录得到的cDNA不含内含子的基因。 文库类型 cDNA文库 基因组文库 文库大小 基因中启动子（具有启动作用的DNA片段） 基因中内含子(位于编码蛋白质序列的非编码DNA片段） 基因多少 物种间的基因交流 * 例3：为什么通过基因工程技术（如大肠杆菌工程菌）产生的胰岛素不能直接用于人体？ 因为大肠杆菌属于原核细胞，没有内质网和高尔基体等细胞器，不能对翻译产生的多肽进行加工。 资料：1978年美国的2个实验室合作，通过基因工程使E.coli合成了人胰岛素。在实验室中将人胰岛素基因A、B链的人工合成基因分别组合到E.coli的不同质粒上，然后再移至菌体内，着种重组质粒在E.coli细胞内进行正常的复制和表达，从而使带有A、B