3.2 基因工程的基本操作程序-【高效课堂】2022-2023学年高二生物同步精讲课件（人教版2019选择性必修3）

第2节 基因工程的基本操作程序 本节聚焦: 基因工程的基本操作程序主要包括哪几个步骤？ 基因工程操作的每一步涉及的技术和方法有哪些？ 第三章 基因工程 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 思考问题：1.你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗？ 2.培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤呢？ 3.将目的基因导入受体细胞 苏云金杆菌 与载体拼接 普通棉花 （无抗虫特性） 棉花细胞 抗虫棉 提取 表达Bt基因 导入 Bt基因 重组DNA分子 1.目的基因的筛选与获取 2.基因表达载体的构建 4.目的基因的 检测与鉴定 基因工程的基本操作程序 1.有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。 2.使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用。（核心） 3.载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。 （关键） 4.才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。 3 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。 2.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。 主要指的是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 一、目的基因 资料：苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴胞晶体蛋白（Bt 抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。 科学家将“杀虫基因”转入棉花中，棉花产生Bt 抗虫蛋白抵抗虫害。 目的基因 那么，如何筛选目的基因呢？ 第一步：目的基因的筛选与获取 4 二、筛选合适的目的基因 序列数据库（如GenBank） 序列比对工具（如BLAST） 公共生物医学数据库、分析分子及基因组数据的软件工具NCBI 从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选目的基因 问题：筛选出来的目的基因，该怎么获得它呢？ 第一步：目的基因的筛选与获取 三、利用PCR获取和扩增目的基因 提取 苏云金芽孢杆菌 抗虫基因 ？ 快速获得大量抗虫基因 结合体内DNA复制过程，思考PCR的进行需要哪些条件？ 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 【回顾】DNA复制的过程 三、利用PCR获取和扩增目的基因（阅读课本P77） 1 中文全称： 2 原理： 3 操作环境： 4 基本条件： 聚合酶链式反应 DNA半保留复制 体外（PCR扩增仪/PCR仪） ①模板： ②原料： ③酶： ④其他条件： DNA母链 4种脱氧核苷酸 耐高温的DNA聚合酶 引物 第一步：目的基因的筛选与获取 思考讨论 什么是引物？引物的作用是什么？ 定义：引物是一小段能与DNA母链的一小段碱基序列互补配对的短单 链核酸。（长度通常为20-30个核苷酸） 作用：为DNA聚合酶提供了游离的3’端，使DNA聚合酶从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸。 解旋酶 由于DNA双链是反向平行的，所以需要2种引物。 作用：打开DNA双链（若是在体外可以用高温代替解旋酶打开DNA双链） 5 PCR扩增过程： 第一步：目的基因的筛选与获取 5 扩增过程： 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ A.变性 90℃以上，双链DNA解聚为单链 B.复性 50℃左右，两种引物与两条单链DNA结合 C.延伸 72℃左右，4种脱氧核苷酸在Taq酶的作用下，合成新的DNA链 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 第一步：目的基因的筛选与获取 复性时引物与DNA模板的结合是随机的，也存在解开的两条DNA单链的结合，但两条模板链重新结合的概率较低，原因是：①模板链一般比较长，比引物复杂得多，重新结合的概率较低。②加入引物的量足够多，而模板链数量少，引物与模板之间的碰撞结合机会，远远高于模板互补链之间的碰撞机会。 11 5 扩增过程： 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的产物； 第二轮循环的产物 第三轮的产物 完成后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物 第一步：目的基因的筛选与获取 复性时引物与DNA模板的结合是随机的，也存在解开的两条DNA单链的结合，但两条模板链重新结合的概率较低，原因是：①模板链一般比较长，比引物复杂得多，重新结合的概率较低。②加入引物的量足够多，而模板链数量少，引物与模板之间的碰撞结合机会，远远高于模板互补链之间的碰撞机会。