第3章第2节 基因工程的基本操作程序（课件）-2022-2023学年高二生物备课无忧（人教版2019选择性必修3）

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 第3章第2节 基因工程的基本操作程序 1. 基因工程的基本操作程序主要步骤 2. 基因工程操作每一步涉及的技术和方法 抗虫棉的培育过程 2.基因表达载体的构建（核心） 1.目的基因的筛选与获取 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的检测与鉴定 Bt基因 Ti质粒 重组DNA分子 将目的基因插入染色体DNA中 第一步：目的基因的筛选与获取 1．目的基因 (1)概念： 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就是目的基因。 (2)作用： 根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指编码蛋白质的基因。 (3)实例： 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。 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进行筛选是较为有效的方法之一。 如与苏云金杆菌的杀虫作用有关的Bt 抗虫蛋白基因(Bt 基因)及表达产物——Bt抗虫蛋白 测序技术；序列数据库；序列比对工具等为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会和可能 (1)较为有效的方法： (2)认识基因结构和功能的技术方法： 第一步：目的基因的筛选与获取 提取 苏云金芽孢杆菌 抗虫基因 ？ 快速获得大量抗虫基因 3.利用PCR获取和扩增目的基因 PCR——聚合酶链式反应 PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 第一步：目的基因的筛选与获取 PCR的条件 耐高温的DNA聚合酶（Taq酶） 四种脱氧核苷酸 DNA模板 引物 稳定的缓冲溶液 （一般添加Mg2+） 第一步：目的基因的筛选与获取 3.利用PCR获取和扩增目的基因 PCR扩增仪（PCR仪） PCR过程: DNA模板 4种脱氧核苷酸 耐高温的DNA聚合酶 引物 5' 3' 3' 5' 5' 3' 3' 5' 3' 5' 5' 3' 变性 复性 延伸 5' 3' 5' 3' 5' 3' 3' 5' 3' 5' 5' 3' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 5' 3' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 第一轮循环的产物作为第二轮反应的模板，经过变性、复性和延伸三步产生第二轮循环的产物。 第二轮循环的产物作为第三轮反应的模板，经过变性、复性和延伸三步产生第三轮循环的产物。 5' 3' 3' 5' 3' 5' 3' 5' PCR扩增技术和体内DNA复制的异同 项目 体内DNA复制 PCR扩增技术 解旋方式 解旋酶催化 DNA在高温作用下变性解旋 场所 细胞内(主要 在细胞核内) PCR扩增仪内 酶 解旋酶、DNA聚合酶 耐高温的DNA聚合酶 温度 条件 细胞内温和条件 需控制温度， 在较高温度下进行 结果 DNA分子 DNA片段或目的基因 相同点 (1)模板：均需要DNA的两条单链作为模板； (2)原料：均为4种脱氧核苷酸； (3)酶：均需DNA聚合酶 第二步：基因表达载体的构建(核心步骤) 1．基因表达载体构建的目的 让目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。 2．基因表达载体的组成 限制酶切割位点 启动子 终止子 质粒 复制原点 标记基因 便于重组DNA分子的筛选 包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等 位置: 位于基因的下游 功能: 终止转录 本质: 有特殊序列结构的DNA片段 位置: 位于基因的上游 功能: 是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA 本质: 有特殊序列结构的DNA片段 3．基因表达载体的构建过程 (1)首先用一定的限制酶切割载体 (2)然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段 (3)再利用DNA连接酶将含目的基因的DNA片段拼接到载体的切口处 限制酶 限制酶 目的基因 限制酶切割位点 DNA连接酶 获取目的基因 重组DNA分子 质粒 限制酶切割位点 第二步：基因表达载体的构建(核心步骤) 1.如果用一种限制酶分别切割目的基因和质粒，再用DNA连接酶处理后会出现几种产物？(只考虑两两结合) ？ 目的基因——载体连接物、 载体——载体连接物、 目的基因——目的基因连接物。 第二步：基因表达载体的构建(核心步骤)