3.2 基因工程的基本操作程序-【实践教学】2022-2023学年高二生物同步优质课件（人教版2019选择性必修3）

一条小虫引发的科技大战 —中国农科院棉花研究所开发抗虫棉纪实 普通棉花 转基因抗虫棉 培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤? 第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 与载体拼接 普通棉花 （无抗虫特性） 棉花细胞 抗虫棉 （有抗虫特性） 导入 抗虫基因 重组DNA分子 培育转基因抗虫棉的简要过程 1.目的基因的筛选与获取 2.基因表达载体的构建 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的 检测与鉴定 基因工程 目录 /CONTENTS 01 02 目的基因的筛选与获取 基因表达载体的构建 03 将目的基因导入受体细胞 04 目的基因的检测与鉴定 01 目的基因的筛选和获取 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。 如：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。 主要指的是编码蛋白质的基因。 1、目的基因： 如何筛选目的基因？ 基因工程 01 目的基因的筛选和获取 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历史。 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 Bt基因的表达产物--Bt抗虫蛋白在起作用。 苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关 2、目的基因的筛选：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。 基因工程 01 目的基因的筛选和获取 2、目的基因的筛选：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。 DNA测序仪 明确了目的基因后，该怎么获得它? 序列数据库（如GenBank） 核苷酸序列比对 氨基酸序列比对 序列比对工具（如BLAST） 课本P96 基于网络数据分析基因和蛋白质的序列信息 基因工程 01 目的基因的筛选和获取 （1）人工合成 3、目的基因的获取 在我国首批具有较高抗虫活性的转基因抗虫棉的培育过程中，科学家采用的是人工合成的方法。 前提： 方法： 基因比较小、核苷酸序列已知 通过DNA合成仪用化学方法直接合成 DNA合成仪 转基因抗虫棉 基因工程 01 目的基因的筛选和获取 苏云金杆菌 Bt基因 ？ 快速获得大量Bt基因 PCR——聚合酶链式反应 原理：DNA半保留复制，即在体外提供参与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。 提取 （2）利用PCR获取和扩增目的基因 3、目的基因的获取 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。 基因工程 01 目的基因的筛选和获取 体内DNA复制参与的组分 在DNA复制中的作用 打开DNA双链 提供DNA复制的模板 合成子链的原料 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 解旋酶 DNA母链 4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶 引物（通常为小的单链RNA） 基因工程 01 目的基因的筛选和获取 思考：1. 结合体内DNA复制过程，思考PCR的进行需要哪些条件？ 体内DNA复制参与的组分 在DNA复制中的作用 PCR中参与的组分 打开DNA双链 提供DNA复制的模板 合成子链的原料 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 解旋酶 DNA母链 4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶 引物（通常为小的单链RNA） 无需解旋酶，用高温代替 DNA（目的基因）模板 4种脱氧核苷酸(dNTP) 耐高温的DNA聚合酶(Taq酶） 引物（通常为小的单链DNA） 反应还需要其它条件，如缓冲液（一般添加Mg2+）、和控温设备 基因工程 01 目的基因的筛选和获取 耐高温的DNA聚合酶(Taq酶） 4种脱氧核苷酸（DNTP） 引物 待扩增的DNA片段（模板） 5’ 5’ 变性 复性 延伸 温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。 基因工程 01 目的基因的筛选和获取 思考：2. PCR技术获取目的基因时至少要经过几次循环才能从DNA分子中分离出目的基因？ 5’ 3’ 5’ 5’ 第一次循环 第二次循环 3’ 5’ 第三次循环 3’ 3’ 基因工程 01 目的基因的筛选和获取 琼脂糖凝胶电泳 DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷，在电场的作用下，这些带电分子会向与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就叫电泳。 思考：3、如何对产物进行鉴定？ 基因工程 02 基因表达载体的构建 目的：确保基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代；