3.2 基因工程的基本操作程序（第一课时）-【探究课堂】2022-2023学年高二生物同步优质课件（人教版2019选择性必修3）

第3章 基因工程工程 第2节 基因工程的基本操作程序 （第一课时） 目标 01 02 03 针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。 （科学探究） 结合实例，采用文字和图示方式说明基因工程的基本操作程序。（科学思维） 学习目标 运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等（生命观念） 2 情景视频一：从社会中来 1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉。到2015年，我 国已育成转基因抗虫棉新品种100多 个，减少农药用量40万吨，增收节 支社会经济效益450亿元。 问题1:你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗？培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤呢？ 中国抗虫棉纪实（视频） 转基因抗虫棉 普通棉花 培育转基因抗虫棉的简要过程 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 与载体拼接 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 （核心） 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 从社会中来 苏云金杆菌 一、目的基因的筛选与获取 （一）目的基因： 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。 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 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--Bt抗虫蛋白基因 问题2:那么，如何筛选目的基因呢？ 如何筛选目的基因呢？ 为什么培育转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt基因？ 2 3 4 1 合作探究一：请同学们自主阅读教材P76-77，小组合作思考讨论完成问题。 Bt基因的杀虫机理是怎样的？ 抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？为什么？ 一、目的基因的筛选与获取 6 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 已知结构 科学家掌握了Bt基因的序列信息。 功能清晰 Bt抗虫蛋白只在某类昆虫肠道的碱性环境中才表现出毒性，对人和牲畜无影响。 一、目的基因的筛选与获取 （二）筛选合适目的基因： 测序技术 序列数据库 序列比对工具 利用测序技术、序列数据库（如GenBank）、序列对比工具（如BLAST）等，找到合适的目的基因 一、目的基因的筛选与获取 （二）筛选合适目的基因： 8 先对目的基因进行扩增 一、目的基因的筛选与获取 问题3:获取一个Bt基因之后，是否就该立即开始准备转基因操作？ 抗虫基因 快速获得大量抗虫基因 苏云金杆菌 提取 合作探究二：请同学们自主阅读教材P76-77，小组合作思考讨论完成问题。 一、目的基因的筛选与获取 1.总结出PCR的概念、提出者、原理、目的、优点。 2.结合体内DNA复制过程，思考PCR的进行需要哪些条件？所需设备是什么？ 3.构建出PCR的大致过程。 4.PCR扩增为什么需要引物？ 5.如何对产物进行鉴定？ 6. PCR技术与DNA复制过程比较？ 10 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。 如果说，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构，标志着分子生物学时代的开启，那么PCR技术则标志着分子生物学的腾飞。PCR技术的出现，彻底变革了生物化学、分子生物学、遗传学、以及现代医学等等。 一、目的基因的筛选与获取 （三）利用PCR获取和扩增目的基因： 1.发明者 DNA半保留复制 原理 体外 操作环境 对目的基因的核苷酸序列进行大量复制 目的 可在短时间内大量 扩增目的基因 优点 聚合酶链式反应 全称 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。 PCR 一、目的基因的筛选与获取 （三）利用PCR获取和扩增目的基因： 12 PCR技术所需的基本条件 参与的组分 在PCR中的作用 前提条件 高温 模板DNA 4种脱氧核苷酸 耐高温的DNA聚合酶 引物 一定的缓冲溶液(Mg2＋) 打开DNA双链 提供DNA复制的模板 合成DNA子链的原料 催化合成DNA子链 主要是DNA单链或RNA,使耐高温的DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸 已知基因的核苷酸序列 提供合适的酸碱度和离子，DNA聚合酶需要Mg2＋激活 一、目的基因的筛选与获取 2.所需的基本条件 （三）利用PCR获取和扩增目的基因： PCR扩增仪 DNA分子电泳 一、目的基因的筛选与获取 3.所需设备 （三）利用PCR获取和扩增目的基因