12基因工程的基本操作程序学习教案.pptx

基因工程，也称为遗传工程，是生物学领域中的一项关键技术，涉及对生物体的基因进行操纵以改变其遗传特性。在本教程中，我们将探讨基因工程的基本操作程序，特别是在原核和真核细胞中的基因结构以及目的基因的获取方法。 我们要理解原核细胞和真核细胞的基因结构差异。原核细胞，如细菌，其基因通常是连续的，编码区直接连接着启动子和终止子，这些区域负责控制基因的转录。RNA聚合酶识别启动子并与之结合，启动转录过程，沿着DNA链移动，合成mRNA。转录完成后，mRNA从DNA模板上脱离。 相比之下，真核细胞的基因结构更为复杂。编码区被非编码区和内含子（不被转录到成熟mRNA的部分）打断，外显子是最终被包含在成熟mRNA中的编码序列。在转录过程中，内含子被剪切掉，留下只有外显子的mRNA。这意味着，尽管编码相同数量氨基酸的蛋白质，原核细胞和真核细胞的基因长度可能不同。 基因工程的操作通常包括四个主要步骤： 1. **目的基因的获取**：目的是得到感兴趣的特定基因。目的基因可能是指编码特定蛋白质的基因，例如抗生素抗性基因、生长因子基因等。获取方法有多种，包括： - **从基因文库中获取**：通过鸟枪法，将供体细胞的DNA片段化并插入载体中，构建基因组文库或部分基因文库，如cDNA文库。 - **PCR技术扩增**：利用已知的引物，对目的基因进行体外扩增。 - **人工合成**：如果序列较短且简单，可以通过化学方法直接合成目的基因。 2. **基因表达载体的构建**：将目的基因插入适当的载体，如质粒，确保它能在受体细胞中稳定存在并表达。 3. **将目的基因导入受体细胞**：这一步涉及将含有目的基因的载体导入目标生物体的细胞中，例如通过转化、电穿孔或其他方法。 4. **目的基因的检测与鉴定**：使用分子生物学技术，如PCR、Southern blotting或Northern blotting，来验证目的基因是否成功整合并表达了预期的基因产品。 每种目的基因获取方法都有其优缺点。鸟枪法操作简便但工作量大，反转录法专一性强但要求高，而根据氨基酸序列合成DNA法则适用于较简单的基因。 在寻找基因文库中的特定基因时，常用的方法是利用PCR扩增出目的基因的一部分，将其标记为探针，然后通过杂交技术与文库中的DNA片段进行匹配，以此找出含有目的基因的克隆。 基因工程的应用广泛，包括疾病治疗、农业生物技术、工业生产等领域。了解和掌握基因工程的基本操作程序对于生物科学的学习和研究至关重要。