4.1 基因工程赋予生物新的遗传特性（第2课时）（教学课件）生物浙科版选择性必修3

第一节　体液调节是通过化学信号实现的调节 第一节　体液调节是通过化学信号实现的调节 第四章 基因工程 第二节　神经系统通过下丘脑控制内分泌系统 第二节　神经系统通过下丘脑控制内分泌系统 第一节　基因工程赋予生物新的遗传特性 第2课时　基因工程的基本操作程序1 目 录 获取目的基因的方法 原核细胞基因与真核细胞基因的结构异同 PCR技术和凝胶电泳技术 基因工程的基本工具： 限制性内切核酸酶、 DNA连接酶、 载体 基因工程的实质就是利用工具对基因进行操作 那基因的结构如何呢？原核基因和真核基因又有什么区别？ 1.启动子： 2.终止子： 位于基因的“上游”，有RNA聚合酶结合的位点，控制转录的开始； 位于基因末端，当RNA聚合酶到达时，释放出RNA产物，转录结束。 真核、原核基因的结构 单击此处编辑母版文本样式 3.编码序列 （1）原核基因中编码蛋白质的序列是连续的 （2）真核基因中编码蛋白质的序列是不连续的。编码蛋白质的序列称为外显子，外显子之间不能编码蛋白质的序列称为内含子。 不同基因的外显子和内含子的数目及长度是不同的。 单击此处编辑母版文本样式 （3）真核基因和原核基因的表达 1.真核基因的外显子和内含子均会被转录 2.真核细胞转录形成的RNA需要经过加工（切去内含子对应的部位），才可用于翻译 3.原核细胞转录形成的RNA，不需要加工，可直接用于翻译 单击此处编辑母版文本样式 基因结构 原核生物基因 真核生物基因 非编码区 位置 作用 主要结构 编码区 位于基因的两端 对基因的表达起调控作用 启动子 终止子 与RNA聚合酶结合，控制转录的开始 当RNA聚合酶到达时，释放出RNA产物，转录结束 核苷酸序列是连续的，转录出的mRNA可直接作为翻译的模板 核苷酸序列是不连续的，分为外显子和内含子，两者均会被转录成mRNA前体，再在核内切去内含子对应部分，加工成为成熟的mRNA。 启动子和起始密码子、终止子和终止密码子的区别   启动子 终止子 起始密码子 终止密码子 化学成分 位置 作用 DNA片段 mRNA上三个相邻碱基 DNA片段 mRNA上三个相邻碱基 目的基因首端 目的基因尾端 mRNA首端 mRNA尾端 RNA聚合酶识别和结合的部分，驱动基因转录出mRNA 决定转录的结束 翻译的起始信号 决定翻译过程的结束 基因工程的基本操作程序 获取目的基因、 构建重组DNA分子、 将重组DNA 分子导入受体细胞、 检测目的基因及其表达产物等。 单击此处编辑母版文本样式 （一）获取目的基因 1、目的基因：人们所需要的基因。如：人的胰岛素基因、植物的抗病基因等 根据不同的需要，目的基因不同，主要是指编码蛋白质的基因。 如：与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。 目的基因 “杀虫基因”—Bt抗虫蛋白基因 （2）目的基因的序列已知： 从基因文库获得 （1）目的基因的序列未知： 2、获取方法： 根据蛋白质中氨基酸序列 根据mRNA中的碱基序列（逆转录法） 化学方法合成 已经给了目的基因：聚合酶链式反应（PCR技术）扩增 （受体菌群，每个受体菌含有一段不同的DNA片段） ①基因组文库：把某种生物的基因组DNA切成适当大小，分别与载体组合，导入微生物细胞，形成克隆。基因组中所有DNA序列克隆的总汇被称为基因组文库。 （1）目的基因序列未知 借助载体建立基因文库 （1）基因组文库 （2）cDNA文库 提取某种生物的全部DNA 用适当的限制酶酶切 一定大小的DNA片段 将DNA片段与载体连接 基因表达载体 导入受体菌中储存 基因组文库 ②构建cDNA文库：从特定的组织或细胞中提取并纯化全部mRNA，然后在逆转录酶等酶的催化下，以mRNA为模板合成互补的DNA，即cDNA 。最后，借助载体，利用与构建基因组文库相同的方法构建cDNA文库，只包含了一种生物的部分基因。 由于基因的选择性表达，不同组织细胞的cDNA文库是不同的，同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库也会有差异。例如，胰岛素基因的cDNA只能在由胰岛β细胞建立的cDNA文库中找到。 提取某种生物的某器官或特定发育时期的mRNA 反（逆）转录酶 单链互补DNA DNA聚合酶 双链DNA片段 与载体连接 基因表达载体 导入受体菌中储存 cDNA文库 真核细胞的cDNA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 基因组DNA文库与cDNA文库的比较 文库类型 cDNA文库 基因组文库 文库大小 基因中启动子