2023届高三生物一轮复习课件：基因工程的基本操作程序

第36讲 基因工程 基因工程的基本操作程序 结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。 教学目标 抗虫棉的培育过程 2.基因表达载体的构建 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 质粒 重组DNA分子 将目的基因插入染色体DNA中 基因工程的基因操作程序 1．目的基因 (1)概念：用于改变_______________或获得_______________等的基因。 受体细胞性状 预期表达产物 (2)实例： 与生物抗逆性相关的基因（Bt抗虫基因） 与生物药物相关的基因（胰岛素、干扰素基因） 与毒物降解相关的基因 与工业用酶相关的基因等 目的基因的筛选与获取 2．筛选合适的目的基因 (1)较为有效的方法：从相关的__________和____________的基因中进行筛选。 (2)实例： 已知结构 功能清晰 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：在某类昆虫肠道的碱性环境中表现毒性，对人畜无影响 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 目的基因的筛选与获取 构建基因文库 概念：PCR是________________的缩写，它是一项根据__________________的原理，在体外提供______________的各种组分与反应条件，对___________ _______________进行大量复制的技术。 聚合酶链式反应 DNA半保留复制 参与DNA复制 目的基因 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 目的基因的筛选与获取 的核苷酸序列 3．目的基因的获取方法 利用PCR获取和扩增目的基因 PCR反应的过程动画： Q1:扩增所需的条件 模板（目的基因）、2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、 缓冲溶液（含Mg2+ ) Q2:扩增过程中每一次循环的步骤 变性、复性、延伸 目的基因的筛选与获取 Q3:1个模板DNA分子经过n轮PCR，以_____方式扩增，可以扩增出__个DNA片段，共需要引物数量为 个。　　　　 指数 2n 2n＋1－2 Q4：用PCR可以扩增mRNA吗？ mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。 【典例】下图表示PCR的前三个循环，目的基因位于模板DNA分子中与两种引物所对应的位置之间，请据图回答下列问题： (1)经过第几轮扩增后，扩增出的含有目的基因的DNA片段才不其他序列？比例是多少？ 第3轮；1/4。 (2)PCR扩增的是完整的模板DNA分子吗？ 不是，PCR扩增的仅仅是两种引物之间所对应的特定DNA片段。 (3)如果已知某目的基因的序列和结构，利用PCR筛选和扩增出该目的基因的关键是什么？ 根据目的基因两端的核苷酸序列设计引物。 目的基因的筛选与获取 补充——引物设计原则： 1.长度适当（20-30bp）； 2.引物内部不发生碱基互补配对； 3.引物之间不发生碱基互补配对； 4.GC含量适宜 比较项目 生物体内DNA复制 PCR技术 区别 解旋 方式 场所 酶 温度 合成对象 解旋酶催化 细胞内(主要在细胞核内) DNA解旋酶、普通DNA聚合酶等 细胞内温和条件 DNA分子 DNA在高温作用下变性解旋 细胞外(在PCR扩增仪内) 耐高温的的DNA聚合酶(Taq聚合酶) 需控制温度，在较高温度下进行 DNA片段或基因 比较：PCR技术VS生物体内DNA复制 联系 ①模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成 ②原料：均为四种脱氧核苷酸 ③酶：均需要DNA聚合酶进行催化 ④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 PCR的实质——体外DNA复制，与生物体内DNA复制有何区别？ 10 获得了足量的目的基因后，是否能直接将目的基因导入受体细胞呢？若这样操作，效果如何？ 核心步骤：基因表达载体构建 地位： 基因表达载体的构建 确保目的基因在受体细胞中稳定存在和表达，并且能遗传给下一代。 作为基因表达载体，除了目的基因外，还需要哪些元件呢？ 启动子： RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。 终止子： 终止目的基因转录的脱氧核苷酸序列。 基因表达载体的构建 注意：目的基因必须插入到 与 之间。 启动子 终止子 辨析：“启动子与终止子”和“起始密码子