3.2.2基因工程的基本操作程序课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修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 （第二课时） 耐高温的DNA聚合酶(Taq酶） 4种脱氧核苷酸（DNTP） 引物 待扩增的DNA片段（模板） 5’ 5’ 变性 复性 延伸 温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链 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。 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聚合酶的作用下合成新的DNA链。 温故知新：PCR扩增目的基因的过程 问题:获取了足够量的目的基因后，能直接把目的基因导入受体细胞吗？ 就算可以进行转录和翻译成蛋白质，游离的DNA片段也无法随着细胞分裂进行复制，导致子代细胞不再含有目的基因 游离的DNA片段进入受体细胞，一般会直接被分解 不能原因 那怎样才能让基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代呢？ 合作探究一：请同学们自主阅读教材P80，小组合作思考讨论完成问题。 第二步：基因表达载体的构建 1.基因表达载体的构建的目的？载体还需要哪些结构？各个元件有什么作用？ 2.目的基因插入什么位置？目的基因插入位点是随意的吗？ 3.请文字和箭头表示基因表达载体的构建过程。 4.使用一种DNA限制酶进行切割，是否只会得到一种重组DNA？如果不能，怎么改进？ 4 DNA片段 基因1 基因2 基因3 放大 终止子 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 启动子 知识拓展：基因结构： 编码区：编码蛋白质的合成 非编码区：不能编码蛋白质，调控遗传信息的表达 （一）目的： ①让基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代; （二）组成： 质粒 ①启动子 基因的前端，RNA聚合酶识别和结合的部位；驱动基因转录出mRNA ②终止子： 限制酶切割位点 基因的尾端，能终止mRNA的转录 ③标记基因 ④复制原点 ⑤目的基因 ②使目的基因能够表达和发挥作用 问题: 目的基因该插入什么位置？ 基因工程的核心 第二步：基因表达载体的构建 用来鉴别或筛选含有重组DNA分子的细胞 DNA复制所需结构 （二）组成： 基因工程的核心 问题:目的基因该插入什么位置？ 目的基因插入位点不是随意的：基因表达载体需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入 ，若目的基因插入启动子部位，启动子将失去原功能。 启动子和终止子之间的部位 诱导型启动子 诱导物 作用 激活或抑制 目的基因表达 诱导型启动子： 第二步：基因表达载体的构建 基因工程的核心 辨析：“启动子与终止子”和“起始密码子与终止密码子”。 （二）组成： 第二步：基因表达载体的构建 启动(终止)转录 启动(终止)翻译 作用 位于DNA上 位于mRNA上 位置 DNA片段 三个相邻碱基 本质 启动(终止)子 启始(终止)密码子 同种限制酶或产生相同黏性末端的限制酶切割 DNA 连接酶 目的基因 限制酶切割位点 获取目的基因 限制酶切割位点 质粒 重组 DNA分子 限制酶 限制酶 基因工程的核心 （三）过程： 第二步：基因表达载体的构建 第二步：基因表达载体的构建 基因工程的核心 问题探讨： 1、使用一种限制酶进行切割，是否只会得到目的基因与载体结合的这一种重组DNA？ 活动一：基因表达载体的构建 用Ecol RⅠ限制酶（识别GAATTC，切割GA之间）切割载体和目的基因。 目的基因能否自连？质粒能否自连？目的基因与质粒能否反向连接？ 问题探讨: 1、使用一种DNA限制酶进行切割，是否只会得到目的基因与载体结合的这一种重组DNA？ 载体 目的基因 自连 片段间的连接 目的基因自连 质粒自连 目的基因与质粒连接 目的基因与目的基因连接 质粒与质粒连接 正向连接 反向连接 1 1’ 2 2’ 1 2 2’ 1’ 2 2’ 1’ 1 单酶切缺点： ①质粒、目的基因自身环化；②质粒与目的基因反向连接 第二步：基因表达载体的构建 基因工程的核心 第二步：基因表达载体的构建 基因工程的核心 2、如何防止目的基因和质粒的自身环化以及目的基因的反向连接？ 问题探讨： 活动二：基因表达载体的构建 用Ecol RⅠ（识别GAATTC，切割GA之间）和BglⅡ限制酶（识别AGATCT，切割AG之间），切割载体和目的基因，并将其连接。 双酶切 -G -CTTAA -A -TCTAG 选择两种不同的限制酶同时对目的基因和载体切割，防止目的基因和载体的自身环化和反向连接。 【情境】目的基因导入受体细胞之前,需构建基因表达载体,图甲、乙表示质粒及目的基因所在DNA片段,图中箭头表示相关限制酶的酶