3.2 基因工程的基本操作程序-【精准备课】2022-2023学年高二生物同步教学精品课件（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 （1）提 取 普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素) 人体组织细胞 胰岛素基因 （2）与运载体DNA拼接 （3）导入 大肠杆菌(含胰岛素基因) （4）转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素) 培育转基因大肠杆菌一般需要哪些步骤？ 第一步：目的基因的筛选与获取 第二步：基因表达载体的构建 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 第一步：目的基因的筛选与获取 什么是目的基因？ 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。 指能够编码特定蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 如：与生物抗逆性相关的基因、与优良品质相关的基因、与生物药物和保健品相关的基因、与毒物降解相关的基因、与工业所需酶相关的基因，等 目前被广泛提取使用的目的基因有： 苏云金杆菌抗虫基因（Bt基因）、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、人胰岛素基因、人干扰素基因等。 如：苏云金杆菌产生苏云金杆菌伴胞晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），由Bt抗虫蛋白基因（Bt基因）决定的，可杀死棉铃虫。通过将Bt基因转到棉花内，让棉花产生Bt抗虫蛋白来抵抗虫害。 问：抗虫棉产生的Bt抗虫蛋白对人畜有毒害么？ Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现毒性，且Bt抗虫蛋白被分解为多肽并与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，才能杀死害虫。而人畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体，因此不会对人畜产生影响。 如何筛选目的基因？ 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 如何获取目的基因？ 如：苏云金杆菌的杀虫作用与Bt抗虫蛋白基因（Bt基因）有关，科学家已掌握了Bt基因的序列信息，也对Bt抗虫蛋白的功能深入了解。 阅读教材P77-79,找出获取目的基因的方法 利用PCR获取和扩增 基因文库中获取目的基因 人工合成 早期培育转基因抗虫棉时，人工合成目的基因 什么是PCR？ PCR全称为聚合酶链式反应，又叫做体外DNA扩增技术。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。通过这项技术可在短时间内大量扩增目的基因。 PCR利用的原理是什么？ DNA半保留复制 DNA复制的基本条件： 参与的组分 在DNA复制中的作用 解旋酶 （体外用高温） 打开DNA双链 DNA母链 提供DNA复制的模板 4种游离的脱氧核苷酸 合成子链的原料 DNA聚合酶 催化合成DNA子链 引物 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸 PCR的条件： ①DNA模板（需含有目的基因）。 ②分别与模板DNA相结合的2种引物。 ③四种脱氧核苷酸（或四种dNTP：dATP、dTTP、dGTP、dCTP）。 ④耐高温的DNA聚合酶(Taq酶）。 ⑤稳定的缓冲溶液（一般添加Mg2+）。 ⑥能严格控制温度的温控设备。 引物是一段长度为20-30个核苷酸的能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。 真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。 有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。 PCR的前提： dATP 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ PCR的过程是怎样进行的？ 2.复性（退火） 引物与模板结合（55-60℃） 3.延伸 双链合成（70-75℃） 1.变性 DNA双链 单链（90-95℃） 子链延伸方向：从5’端到3’端延伸 如何鉴定PCR的产物？ 完成后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定产物。 以指数方式扩增，即2n （n为扩增循环的次数） PCR的结果： 凝胶电泳原理与结果图 比较项目 PCR 细胞核内DNA复制 场所 细胞外(主要在PCR扩增仪内) 主要在细胞核内 方式 半保留全连续局部区域复制 半保留半不连续全链复制 起始位点 引物3'端 复制起始位点 酶 仅一种DNA聚合酶（Taq酶） 解旋酶、DNA聚合酶等 反应条件 温度变幅大 温和 解旋 DNA在高温下变性解旋 解旋酶解旋 引物 DNA片段，保留在复制的子链中 RNA片段，不保留在复制的子链中 产物 扩增特定的DNA片段或基因 合成整个DNA分子 循环次数 PCR一般要经历30多次循环 与细胞分裂同步 联系 ①模板:均需要脱氧核苷酸双链作为模板 ②原料:均为四种脱氧核苷酸（dATP、dTTP、dGTP、dCTP） ③酶:均需DNA聚合酶 ④引物:都需要引物，使DNA聚合酶从引物开始进行互补链的合成 PCR技术与细胞内DNA复制的比较 第二步：基因表达载体的构建 为什么要构建基因表达载体？（基因表达载体构