3.2基因工程的基本操作程序第1课时课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序（第1课时） 基因工程的基本操作程序 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 思考：现有研究小组想通过新冠基因组的特定基因研究核酸检测，如何筛选和获取目的基因呢？ 筛选方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选 （一）目的基因的筛选 一、目的基因的筛选与获取 ①序列数据库，如美国国家生物信息中心GenBank ②序列对比工具（如BLAST) （二）目的基因的获取 1.人工合成目的基因 2.利用PCR获取和扩增目的基因 2.利用PCR获取和扩增目的基因 PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据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。 （1）PCR的概念： 中文全称 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 原理 操作环境 目的 PCR扩增仪 一、目的基因的筛选与获取 复习：体内DNA复制 1.条件： （1）DNA模板：亲代DNA分子的_____条母链 （2）原料：4种_____________ （3）酶：__________、__________ （4）能量：__________ 2.原则： ____________________ (A-_____;C-______) 2 脱氧核苷酸 ATP 解旋酶 DNA聚合酶 碱基互补配对原则 T G （2）PCR反应过程： （2）PCR反应的过程： 1）变性： 当温度上升到_______以上时， 断裂，双链DNA解聚为两条 。 氢键 单链DNA 待扩增的DNA片段 第一步：变性 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 变性 90℃ 思考：变性的温度为何是90℃以上的一个温度范围，而不是95℃？ 因为变性的温度与氢键的数量有关。当氢键数量越多时，所需温度就越高；反之，当氢键数量越少时，所需温度也就越低。 （2）PCR反应过程： 2）复性： 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过 与两条单链DNA结合。 第二步：复性 引物1 引物2 DNA引物 3’ 5’ 3’ 5’ 碱基互补配对 5’ 5’ 思考：什么是引物？为什么需要引物？引物结合在模板链的什么位置？ ①引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。 ②因为Taq酶不能从0开始添加核苷酸。 ③引物结合在DNA模板链 3'端位置，引导子链从 5'端→3'端方向复制。 3’ 3’ （2）PCR反应过程： 3）延伸： 当温度上升到______左右时，溶液中的4种____________在耐高温的____________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。 第三步：延伸 引物1 引物2 Taq酶 Taq酶 3’ 5’ 3’ 5’ 脱氧核苷酸 5’ 5’ DNA聚合酶 72℃ 3’ 3’ 3’ 3’ 思考1：为什么温度要上升至72℃？ 思考2：Taq酶结合在引物的3’还是5’端？ 72℃是Taq酶的最适温度 Taq酶结合在引物的3’端 （2）PCR反应过程： 1个DNA片段 2个DNA片段 4个DNA片段 8个DNA片段 第一轮 第二轮 小结：PCR重复多次后,DNA分子呈指数形式扩增（约为2n） 拓展1：比较PCR反应与体内DNA复制所需的基本条件 在DNA复制中的作用 体内DNA复制条件 PCR反应条件 DNA母链 DNA母链 解旋酶 高温条件（90℃以上） 4种脱氧核苷酸 4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶 耐高温的DNA聚合酶 一小段RNA 一小段DNA 提供DNA复制的模板 断裂氢键， 打开DNA双链 合成子链DNA的原料 催化形成磷酸二酯键，进而合成DNA子链 使DNA聚合酶结合在引物的3’端，从而开始连接脱氧核苷酸（引物） 1、概念： 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。 2、作用： 引物能使耐高温的DNA聚合酶从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸。 3、结合部位： 引物结合在模板链的_________。 3’端 4、PCR扩增时至少需要______种引物，原因是_________________________________________________________________________________ 2 DNA的两条链是反向平行的，用2种引物才能保证DNA的两条链同时被扩增 拓展2：引物 5、PCR扩增的前提是： 根据一段已知目的基因的核苷酸序列合成引物 6、设计引物时必须依据：