3.2 基因工程的操作程序（第1课时）-【轻松学生物】2022-2023学年高二生物同步教学精优课件（人教版2019选择必修3）

基因工程的 基本操作程序 （第一课时） 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。你知转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗？培育转基因抗虫棉需要哪步骤？ 培育转基因抗虫棉主要需要的四个步骤： 第二步：基因表达载体的构建 第一步：目的基因的筛选与获取 第三步：将目的基因导入受体细胞 第四步：目的基因的检测与鉴定 什么是基因？基因的结构和功能又如何？ 基因的结构与功能 基因的结构 基因是控制生物性状的结构和功能单位，是具有遗传效应的DNA片段 注意：基因间区是DNA上不具有遗传效应的片段，指基因与基因之间的间隔序列 基因的功能是什么？其结构如何与功能相适应？ 4 基因的功能 通过复制而传递遗传信息给子代 两个相同的双螺旋DNA分子 DNA的两条链（母链） 四种游离的脱氧核苷酸 一般由ATP 解旋酶、DNA聚合酶 半保留复制、边解旋边复制 原因： 结果： 特点： DNA复制 模板： 原料： 能量： 酶： 条件 具双螺旋结构；遵循碱基互补配对原则 通过控制蛋白质的合成使遗传信息得以表达 驱动转录的关键是RNA聚合酶的识别及结合部位（位于“启动子”）；而转录止于“终止子” 翻译开始于其模板链mRNA上的起始密码子（2个）而结束于终于密码子（3个） 不编码蛋白质，含有能调控遗传信息表达的DNA序列 (如启动子、终止子） 能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质 位于编码区上游，RNA聚合酶识别并结合的位点，驱动转录 位于编码区下游，终止转录 能够编码蛋白质的序列 不能编码蛋白质的序列 真核基因的非编码序列 非编码区 编码区的内含子 异同 原核细胞 真核细胞 不同点 编码区是 _____的 编码区是间隔的、_____的 相同点 都由能够编码蛋白质的__________和具有调控作用的__________区组成的 连续 不连续 编码区 非编码 阅读教材，回答问题： （1）什么是目的基因？为什么培育转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt基因？ （2）Bt基因的杀虫机理是怎样的？对人畜有害吗？ （3）科学家是如何筛选得到合适的目的基因的？ 第一步：获取目的基因 10 在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等相关的基因。 1.目的基因 目的基因主要是指编码蛋白质的基因 抗逆性基因 生产药物基因 毒物降解基因 工业用酶基因 实例 既可来自生物体本身， 也可来自不同生物体 目的基因来源： 思考1：为什么培育转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt基因？ 苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴胞晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。科学家通过实验，将该细胞的“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。 转基因抗虫棉 非转基因抗虫棉 思考2：Bt基因的杀虫机理是怎样的？ 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。 思考3：抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？ 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。 2.筛选合适的目的基因 从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选，是较为有效的方法之一 用苏云金杆菌制成的生物杀虫剂广泛用于防治棉花虫害已有多年的历史。研究表明，苏云金杆菌的杀虫作用与Bt 基因有关。科学家不仅掌握了Bt 基因的序列信息，也对Bt基因的表达产物——Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解。 认识基因结构和功能的技术方法 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。 3.目的基因的获取方法 利用PCR获取和扩增目的基因 从基因文库中获取 通过DNA合成仪直接合成 $