3.2 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

2023-05-24 第3章 基因工程 选择性必修3 生物技术与工程 问题探讨 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。 讨论： 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？ 苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴孢晶体蛋白(Bt抗虫蛋白)，破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫，将该细菌的“杀虫基因”转移到棉花细胞，让棉花也能产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。 苏云金杆菌内获得Bt抗虫蛋白基因 与载体结合 转入棉花细胞内 检查转基因抗虫棉是否培育成功 将转化成功的细胞进行组织培养，获得转基因抗虫植株 如培育抗虫棉，就需要抗虫基因，而抗虫基因是从一种细菌——苏云金芽孢杆菌中找到的。 2 新课讲解 基因工程的基本操作主要包括四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞(转化)、目的基因的检测与鉴定。 3 新课讲解 一、目的基因的筛选与获取 (一）目的基因：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。主要指能够编码(特定)蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。如：培育抗虫棉所用的抗虫基因就是目的基因。 (二)筛选合适的目的基因： 1.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。 2.实例： 目的基因： 即在基因工程中，人们需要转移或改造的基因。 4 新课讲解 ▼相关信息： 1.Bt抗虫蛋白的抗虫原理： 当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。 2.抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？ Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体，因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。 1.从基因文库中获取目的基因： 2.利用PCR技术扩增目的基因： 3.通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成目的基因。 获取目的基因常用的方法 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成目的基因：要求：基因较小，且目的基因的核苷酸序列已知。注意：合成仪无需模板和引物、DNA聚合酶，而是按照人们预先设定的DNA序列，从无到有，从头合成，以循环的化学反应合成出DNA链 。 而PCR仪需要模板、引物和聚合酶。 5 新课讲解 (三)利用PCR获取和扩增目的基因 1.PCR含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。PCR是聚合酶链式反应的缩写。 2.目的：获取和扩增目的基因。 3.原理：利用DNA半保留复制。 4.前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。 5.过程：PCR扩增目的基因包括多轮循环，每一轮包括：变性、复性和延伸三步。 第1步：变性：加热至90～95℃，DNA解链为单链。 第2步：复性：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链。 第3步：延伸：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶(Taq酶)从引物起始进行互补链的合成。 以上三步不断循环。 ▲上述过程可以在PCR扩增仪(PCR仪)中自动完成，完成以后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。 第一步：加热至90～95℃，DNA解链为单链——变性；（高温变性） 第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链——复性；（降温复性、低温退火复性） 第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成——延伸。（适温延伸）。以上三步不断循环。 6 3/ 5/ A—G C—C 第1步：变性：加热至90～95℃，DNA解链为单链。[其中预变性为5min，最后一次变性为1min，其他为30s] 第2步：复性：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链。[时间为30s] 第3步：延伸：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶(Taq酶)从引物起始进行互补链的合成。[时间为1min] 以上三步不断循环(大概30次)。 新课讲解 (三)利用PCR获取和扩增目的基因 观看视频 5/ 3/ G—G T—C 变性 复性(退火) 延伸 5/ 3/ A—G 引物Ⅰ G—G 引物Ⅱ 第一步：加热至90～95℃，DNA解链为单链——变性；（高温变性） 第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链——复性；（降温复性、低温退火复性） 第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成——延伸。（适温延伸）。以上三步不断循环。 预变性的目的：使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合 7 新课讲解 ▼引物：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。 细胞内DNA复制是RNA