3.2.1 基因工程的基本操作程序-【爱上生物课】2022-2023学年高二生物优质精讲课件（人教版2019选择性必修3）

第2节 基因工程的基本操作程序 第3章 基因工程 从社会中来 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？ 转基因抗虫棉 非转基因抗虫棉 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。 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 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 一、目的基因的筛选与获取 1.目的基因概念： 例如： 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的基因。 主要指的是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 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。（Bt基因：转基因抗虫棉） 编码区：编码蛋白质的合成 非编码区 组成：编码区上游与编码区下游 功能：不能编码蛋白质，调控遗传信息的表达 启动子：RNA聚合酶结合位点 转录起始的信号 终止子：终止RNA的合成 非编码区 非编码区 启动子：RNA聚合酶的识别和结合位点 开始转录 编码区 原核生物基因 终止子：终止转录 课堂拓展 真核细胞的基因 非编码区 非编码区 编码区 与RNA聚合酶结合位点 外显子 内含子 1 2 3 4 5 启动子 终止子 加 工 转 录 mRNA前体 成熟mRNA 编码区： 非编码区： 外显子： 内含子： 能编码蛋白质的序列 不能编码蛋白质的序列 不编码蛋白质,能调控遗传信息表达 课堂拓展 原核细胞与真核细胞的基因结构比较 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 注意 1、非编码序列： 包括非编码区和内含子 2、编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因 结构一样长吗？ 思考 连续 不连续 编码区 非编码 课堂拓展 一、目的基因的筛选与获取 2.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 已知结构 功能清晰 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 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。 （2）实例： Bt抗虫蛋白基因（Bt基因）的筛选过程 苏云金杆菌（Bt）制成的生物杀虫剂广泛用于防治棉花虫害 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 苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关 掌握了Bt基因的序列信息 Bt基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因 一、目的基因的筛选与获取 2.筛选合适的目的基因： Bt抗虫蛋白的抗虫原理：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：Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？ 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； 3.利用PCR获取和扩增目的基因 （1）PCR的概念: 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 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（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 一、目的基因的筛选与获取 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。 PCR从畅想到实现，真的就是穆里斯一个人的功劳吗？其实这里也有中国人的贡献。 1972年，穆里斯在加州大学伯克利分校获得有机合成专