4.1 基因工程赋予生物新的遗传特性（2）课件2022-2023学年高二下学期生物浙科版选择性必修3

4.1 基因工程赋予生物新的遗传特性（2） ——基因工程的基本操作程序 三、基因工程的一系列操作可使生物获得新的遗传特性 主要需要四个步骤：获取目的基因、构建重组DNA分子、将重组DNA分子导入受体细胞、检测目的基因及其表达产物。 培育转基因大肠杆菌生产人胰岛素一般需要哪些步骤？ 基因结构 原核生物基因 真核生物基因 非编码区 位置 作用 主要结构 编码区 位于基因的两端 对基因的表达起调控作用 启动子 终止子 与RNA聚合酶结合，控制转录的开始 当RNA聚合酶到达时，释放出RNA产物，转录结束 核苷酸序列是连续的，转录出的mRNA可直接作为翻译的模板 核苷酸序列是不连续的，分为外显子和内含子，两者均会被转录成mRNA前体，再在核内切去内含子对应部分，加工成为成熟的mRNA。 启动子和起始密码子、终止子和终止密码子的区别 归纳总结   启动子 终止子 起始密码子 终止密码子 化学成分 位置 作用 DNA片段 mRNA上三个相邻碱基 DNA片段 mRNA上三个相邻碱基 目的基因首端 目的基因尾端 mRNA首端 mRNA尾端 RNA聚合酶识别和结合的部分，驱动基因转录出mRNA 决定转录的结束 翻译的起始信号 决定翻译过程的结束 （一）获取目的基因 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相关的基因。 根据不同的需要，目的基因不同，主要是指编码蛋白质的基因。 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的基因。 1.目的基因： 2.获取目的基因的方法 （1）化学合成法 蛋白质的 氨基酸序列 mRNA的 核苷酸序列 基因的 核苷酸序列 目的基因 推测 推测 化学合成 DNA合成仪 ①前提：基因比较小、核苷酸序列已知 ③方法：通过DNA合成仪用化学方法直接合成目的基因 ②过程 2.获取目的基因的方法 （1）化学合成法 基因组文库 cDNA文库 （2）从基因文库中获取 需已知目的基因全部序列 蛋白质的 氨基酸序列 mRNA的 核苷酸序列 基因的 核苷酸序列 目的基因 推测 推测 化学合成 基因组文库：含有某种生物全部基因片段的重组DNA的克隆群体。 （1）建立基因组文库 某生物所有DNA 特定的限制酶 基因组所有基因 每个基因和载体结合重组DNA分子 导入受体菌 基因组文库 （2）建立cDNA基因文库 双链DNA片段（cDNA） 某种生物的成熟mRNA 单链DNA 导入受体菌中储存 cDNA文库 逆转录酶 DNA聚合酶 与载体连接 2.获取目的基因的方法 （1）化学合成法 基因组文库 cDNA文库 （2）从基因文库中获取 需已知目的基因全部序列 蛋白质的 氨基酸序列 mRNA的 核苷酸序列 基因的 核苷酸序列 目的基因 推测 推测 化学合成 （3）利用PCR技术获取和扩增 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，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。 结合体内DNA复制过程，思考PCR的进行需要哪些条件？ ①聚合酶链式反应（简称PCR） ②PCR的条件 耐高温的DNA聚合酶 （Taq酶） 四种脱氧核苷三磷酸 （dNTP）） DNA模板 引物 稳定的缓冲溶液 （一般添加Mg2+） 1.名称：脱氧腺苷5′-三磷酸(dATP)、脱氧鸟苷5′-三磷酸(dGTP)、脱氧胞苷5′-三磷酸(dCTP)和脱氧胸腺苷5′-三磷酸(dTTP)。 DNA复制时，脱氧核苷酸链的延伸使用的原料只能是dNTP。DNA的合成需要能量，dNTP才能提供足够的能量， 四种脱氧核苷三磷酸（dNTP） 3.作为原料的原因 2.结构 PCR的引物 引物其实就是引子，是一小段单链DNA（体内DNA复制所用的引物是RNA），是作为DNA复制的起始点，决定PCR扩增产物的特异性和长度。 1.概念 2.引物的长度 其长度常用的是15～30个脱氧核苷酸 因为过短则特异性低。过长的引物会导致其延伸温度大于74℃，不适于Taq DNA聚合酶进行反应。 3.引物的种类 PCR扩增时应有两种引物，即分别能与两条模板链配对的两种单链DNA。 4.结合位点 由于DNA复制只能是5'→3 '进行，而DNA的两条单链又是反向平行的。 5.设计引物的要求 引物是复制时所要合成的新链中的一段，在整个PCR周期都一直存在（体内DNA复制因用的引物是RNA，最后是被DNA聚合酶I切除的）。 要考虑长度、G/C碱基对的数目外，还要避免两个引物（特别是3’端）间发生互补，避免引物内部出现二级结构等。 6.引物数量要求 模板链的3’端 （2011·江苏）设计引物是 PCR 技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物（只标注了部分碱基序列）都不合理（