3.2 基因工程的基本操作程序 第1课时 目的基因的筛选与获取 课件【新教材】2020-2021学年人教版（2019）高中生物选择性必修三（含视频）

问题探讨 1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉。到2015年，我国已育成转基因抗虫棉新品种100多个，减少农药用量40万吨，增收节支社会经济效益450亿元。 讨论： 你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗？ 培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？ 苏云金杆菌内获得Bt抗虫蛋白基因 与载体结合 转入棉花内 检查转基因抗虫棉是否培育成功 苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫，将该细菌的“杀虫基因”转到棉花里，让棉花也能产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。 基因表达载体的构建（核心） 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 目的基因的筛选与获取 基因工程的基本操作程序 一、目的基因的筛选与获取 （一）目的基因 1.目的基因概念 在基因工程的设计和操作中，用于_____________或______________等的基因就是目的基因，根据不同的需要，目的基因是不同的，主要是指_______________； 2.实例 改变受体细胞性状 获得预期表达产物 编码蛋白质的基因 与生物抗逆性相关的基因 与优良品质相关的基因 与生产药物相关的基因 与毒物降解相关的基因 与工业用酶相关的基因 （二）筛选合适的目的基因 1.方法 从相关的________和_________的基因中进行筛选 *随着测序技术的发展，以及序列数据库（GenBank）、序列比对工具（如BLAST）等的应用，越来越多的基因的结构和功能为人们所知，为找到合适的目的基因提供了更多的机会和可能 2.实例 已知结构 功能清晰 苏云金杆菌的杀虫作用于Bt基因有关 掌握了Bt基因的序列信息 对Bt基因的表达产物-Bt抗虫蛋白有较为深入的了解 苏云金杆菌制剂可防治棉花虫害 Bt基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因 思考： 1.Bt抗虫蛋白的抗虫原理是什么？ 2.抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？ 当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。 Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体，因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响 （三）利用PCR获取和扩增目的基因 1.PCR的概念 PCR是____________的缩写，是一项根据__________的原理，在____提供参与DNA复制的_______与_______，对__________________进行________的技术； ①全称：______________________________ ②原理：______________________________ ③操作环境：__________________________ ④目的：______________________________ ⑤优点：______________________________ 聚合酶链式反应 DNA半保留复制 体外 各种组分 反应条件 目的基因的核苷酸序列 大量复制 聚合酶链式反应 DNA半保留复制 体外（PCR扩增仪/PCR仪） 对目的基因的核苷酸序列进行大量复制 可以在短时间内大量扩增目的基因 PCR由穆里斯等人于1985年发明，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖 如果说，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构，标志着分子生物学时代的开启，那么PCR技术则标志着分子生物学的腾飞。PCR技术的出现，彻底变革了生物化学、分子生物学、遗传学、以及现代医学等等。 2.DNA体内复制的条件 参与的组分 在DNA复制中的作用 DNA母链 4种脱氧核苷酸 解旋酶 DNA聚合酶 引物 提供DNA复制的模板 合成DNA子链的原料 打开DNA双链 催化合成DNA子链 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸 *引物是一小段能_______的一段碱基序列________的____________ DNA母链 互补配对 短单链核酸 *体内复制的引物为RNA单链 3.DNA体外复制（PCR）的条件 参与的组分 在DNA复制中的作用 DNA母链 4种脱氧核苷酸 90℃以上高温 耐高温的DNA聚合酶 引物 提供DNA复制的模板 合成DNA子链的原料 打开DNA双链（变性温度） 催化合成DNA子链 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸 *体外复制的引物一般为DNA单链 缓冲液（含Mg2+) 激活真核细胞和细菌的DNA聚合酶 不同的温度 变性、复性和延伸需要不同温度 *复制的原料实为dNTP（dATP、dTTP、dCTP、dGTP），同时水解产生能量为合成DNA子链提