基因工程的基本操作程序:
1、目的基因的獲取
。1)目的基因是指: 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。
。2)獲取方法:①從基因文庫中獲。虎谌斯ず铣桑ǚ崔D(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法);③PCR技術(shù)擴增目的基因。
2、基因表達載體的構(gòu)建
(1)目的:使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳至下一代,使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。
(2)組成:目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因。如圖:
、賳幼樱菏且欢斡刑厥饨Y(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,最終獲得所需的蛋白質(zhì)。
②終止子:也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的尾端。
③標(biāo)記基因的作用:是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。
。3)基因表達載體的構(gòu)建過程:
3、將目的基因?qū)胧荏w細胞
。1)轉(zhuǎn)化的概念:是目的基因進入受體細胞內(nèi),并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。
(2)常用的轉(zhuǎn)化方法:
。3)重組細胞導(dǎo)入受體細胞后,篩選含有基因表達載體受體細胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達。
4、目的基因的檢測和表達
。1)首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因,方法是采用DNA分子雜交技術(shù)。
。2)其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA,方法是用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。
。3)最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì),用相應(yīng)的抗體進行抗原--抗體雜交。
。4)有時還需進行個體生物學(xué)水平的鑒定。如轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。
知識點撥:
1、構(gòu)建基因文庫的目的為了在不知目的基因序列的情況下,便于獲得所需的目的基因。
2、PCR技術(shù):是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。PCR擴增是獲取目的基岡的一種非常有用的方法,也是進行分子鑒定和檢測的一種很靈敏的方法。目的:通過指數(shù)式擴增獲取大量的目的基因。
3、基因文庫中不是直接保管相應(yīng)基因,基因文庫中的基因保存在受體菌中。
4、在基因工程的四個操作步驟中,只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細胞不需堿基互補配對,其余三個步驟都涉及堿基互補配對。
5、原核生物繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少,有利于目的基因的復(fù)制與表達,因此常用大腸桿菌等原核生物作為受俸細胞。
6、植物細胞的全能性較高,可經(jīng)植物組織培養(yǎng)過程成為完整植物體,因此受體細胞可以是受精卵也可以是體細胞;動物基因工程中的受體細胞一般是受精卵。
7、轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是目的基因整合到受體細胞染色體基因組中,從而使受體生物獲得了新的遺傳特性的現(xiàn)象,從其變化的實質(zhì)看,這種變異屬于可遺傳變異中的基因重組。
知識拓展:
1、基因文庫的構(gòu)建:
(1)概念
、倩蚪M文庫:含有一種生物的全部基因。將含有某種生物不同基因的許多DNA片段,導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因,稱為基因組文庫。
、赾DNA文庫:只包含了一種生物的部分基因。
。2)構(gòu)建過程
2、人工合成目的基因
。1)反轉(zhuǎn)錄法:
。2)人工合成目的基因
3、PCR技術(shù)擴增目的基因
、僭恚篋NA雙鏈復(fù)制
、谶^程:
第一步:加熱至90~95℃DNA解鏈;
第二步:冷卻到55~60℃,引物結(jié)合到互補DNA鏈;
第三步:加熱至70~75℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。