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

第三章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 1 抗虫棉的培育过程 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 操作程序 01 04 03 02 目的基因的筛选与获取 01 目的基因的筛选与获取 目的基因 （1）概念 用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因，主要指的是编码蛋白质的基因 （2）常见类型 ① 与生物抗逆性相关基因 ② 优良品质相关基因 ③ 生产药物相关基因 ④ 毒物降解相关基因 ⑤ 工业用酶相关基因 如何筛选目的基因？ 目的基因的筛选 （1）方法 从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选 （2）实例 用苏云金杆菌制成的生物杀虫剂，广泛用于防治棉花虫害已有多年历史 掌握了Bt基因的序列信息 Bt基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因 Bt基因的表达产物--Bt抗虫蛋白在起作用 苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关 目的基因的获取 （1）从基因文库中获取 （2）通过DNA合成仪直接合成 （3）利用PCR获取和扩增目的基因 基因组文库 部分基因文库（主要是cDNA文库） 基因文库 与载体连接 导入受体菌群 限制酶切割 提取某生物 全部DNA 许多DNA片段 该生物基因组文库 mRNA 逆转录酶 杂交双链 核酸酶H 单链DNA DNA聚合酶 双链cDNA 与载体连接 导入受体菌群 该生物cDNA文库 基因组文库中的基因含有启动子、终止子、内含子 cDNA文库中的基因不含以上结构 人工合成目的基因 （1）前提 （2）方法 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目的基因 利用PCR获取和扩增目的基因 （1）PCR的概念 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全称： ②原理： ③操作环境： ④目的： ⑤优点： 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 可以在短时间内大量扩增目的基因 DNA在体内的半保留复制 ① 条件：模板 、原料、能量、酶 ② 模板：DNA的两条链（母链） ③ 原料：四种游离的脱氧核苷酸 ④ 能量：一般由ATP水解供能 ⑤ 酶：解旋酶、DNA聚合酶 ⑥ 特点：半保留复制、边解旋边复制 （2）PCR的前提 一段已知目的基因的核苷酸序列 （3）PCR的原料 ① 模板DNA ② DNA引物 ③ 四种脱氧核苷酸 ④ 耐高温的DNA聚合酶 ⑤ 缓冲液 （4）PCR的特点 以指数方式扩增 引物设计原则： 1、长度适当（20-30bp） 2、引物内部不发生碱基互补配对 3、引物之间不发生碱基互补配对 （5）PCR反应的过程 DNA解链为单链 高温(95℃)变性 低温(50℃)复性 中温(72℃)延伸 引物结合到互补DNA链 Taq酶从引物起始进行子链的合成 16 扩增次数 第1次 第2次 第3次 第4次 第n次 DNA总数 21 22 23 24 2n 长-中链DNA 中-短链DNA 短-短DNA 含引物A(或B) 的DNA 共消耗的 引物数量 2 2 2 2 2 0 2 4 6 2n - 2 0 0 2 8 2n - 2n 1 3 7 15 2n -1 2 6 14 30 2n+1 -2 17 （5）对PCR产物进行鉴定 琼脂糖凝胶电泳 DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷，在电场的作用下，这些带电分子会向与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就叫电泳 比较项目 PCR 细胞核内DNA复制 场所 细胞外(主要在PCR扩增仪内) 主要在细胞核内 方式 半保留全连续局部区域复制 半保留半不连续全链复制 起始位点 引物3'端 复制起始位点 酶 仅一种DNA聚合酶（Taq酶） 解旋酶、DNA聚合酶等 反应条件 温度变幅大 温和 解旋 DNA在高温下变性解旋 解旋酶解旋 引物 DNA片段，保留在复制的子链中 RNA片段，不保留在复制的子链中 产物 扩增特定的DNA片段或基因 合成整个DNA分子 循环次数 PCR一般要经历30次循环 与细胞分裂同步 联系 ①模板:均需要脱氧核苷酸双链作为模板 ②原料:均为四种脱氧核苷酸（dATP、dTTP、dGTP、dCTP） ③酶:均需DNA聚合酶 ④引物:都需要引物，使DNA聚合酶从引物开始进行互补链的合成 02 基因表达载体的构建 基因的结构 （1）原核生物基因 非编码区 非编码区 启动子 编码区 终止子 非编码区位置：编码区上游与编码区下游