3.2.1目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

人教版高中生物 选择性必修3 第3章　基因工程 第1课时 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建 1 简述PCR的原理、条件及过程(重点)。 2 简述基因表达载体的组成及构建过程(重、难点)。 情境导入 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。 转基因抗虫棉抗虫的机制是什么？培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤? > < 目标一 目的基因的筛选与获取 1.1 培育转基因抗虫棉的四个步骤 与载体拼接 普通棉花 （无抗虫特性） 棉花细胞 抗虫棉 （有抗虫特性） 导入 抗虫基因 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 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的 检测与鉴定 1.2 目的基因的筛选与获取 苏云金芽孢杆菌 产生 Bt基因 伴胞晶体蛋白 (Bt抗虫蛋白) 表达 破坏鳞翅目昆虫的消化系统 杀死棉铃虫 导入 抗虫棉 培育 棉花细胞 用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因 如：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基因。 主要是编码特定蛋白质的基因，也可以是具有调控作用的因子 1 目的基因 1.2 目的基因的筛选与获取 科学家已经明确Bt基因的序列信息，也对Bt抗虫蛋白有深入了解 利用序列数据库（如GenBank）、序列对比工具（如BLAST）等，找到合适的目的基因 2 筛选合适的目的基因 从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选目的基因 1.2 目的基因的筛选与获取 ①通过构建基因文库来获取目的基因 ②人工合成目的基因 ③利用PCR特异性地快速扩增目的基因 前提： 方法： DNA合成仪 基因比较小、核苷酸序列已知 通过DNA合成仪用化学方法直接合成 3 获取目的基因的方法 1.2 目的基因的筛选与获取 提取 ？ 苏云金芽孢杆菌 抗虫基因 快速获得大量抗虫基因 4 利用PCR获取和扩增目的基因 1.2 目的基因的筛选与获取 发明者：穆里斯 4 利用PCR获取和扩增目的基因 PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，通过在体外提供参与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——聚合酶链式反应的概念、原理 1.2 目的基因的筛选与获取 耐高温的DNA聚合酶 （Taq DNA聚合酶） DNA模板 引物（2种） 稳定的缓冲溶液 四种脱氧核苷酸(dNTP) （2）基本条件 一般添加Mg2+ （激活真核细胞和细菌的DNA聚合酶） 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 dATP与ATP在结构上有什么区别？dATP为什么能用作DNA复制的底物？ 如图所示，ATP结构中的五碳糖为核糖，而dATP结构中的五碳糖为脱氧核糖。 ATP转移掉两个磷酸基团后剩下的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，所以ATP是转录的底物；同理，dATP转移掉两个磷酸基团后剩下的结构就是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，所以dATP可以用作DNA复制的底物。 1.2 目的基因的筛选与获取 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ A.变性 当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链 B.复性 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 C.延伸 当温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链 （3）PCR反应过程 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 1.2 目的基因的筛选与获取 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 第三轮循环的产物 1.2 目的基因的筛选与获取 （4）PCR的结果： 由于一个循环得到的产物又可以作为下一个循环的模板，因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍。 即成 形式扩增（约为 ，其中n为扩增循环的次数）。 指数 2n （5）PCR产物的鉴定： 常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。 变性 90℃以上 延伸 72℃左右 复性 50℃左右 基本过程 1.利用PCR技术扩增目的基因，在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段？比例是多少？ 5’ 3’ 5’ 5’ 第一次循环 第二次循环 3’ 5’ 第三次循环 3’ 3’ 第3轮；1/4。 活动1 分析PCR扩增技术 2．图2是某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)，都不