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

第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 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 Bt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 培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤? 普通棉花 转基因抗虫棉 提取 苏云金芽孢杆菌 Bt抗虫蛋白 产生 2 01 目的基因的筛选和获取 在基因工程的设计和操作中，用于 或 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的基因。 主要指的是编码蛋白质的基因。 1、目的基因： 如何筛选目的基因？ 2、目的基因的筛选：从相关的 中筛选。 用苏云金杆菌制成的生物杀虫剂，广泛用于防治棉花虫害 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 改变受体细胞性状 获得预期表达产物 已知结构和功能清晰的基因 01 目的基因的筛选和获取 2、目的基因的筛选：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。 DNA测序仪 明确了目的基因后，该怎么获得它? 序列数据库（如GenBank） 核苷酸序列比对 氨基酸序列比对 序列比对工具（如BLAST） （1）人工合成 3、目的基因的获取 （2）构建基因文库 （3）利用PCR获取和扩增 PCR是 的缩写。它是一项根据 的原理，在 提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对 的技术。 利用PCR获取和扩增目的基因 1.PCR的概念： 聚合酶链式反应 DNA半保留复制 体外 目的基因的核苷酸序列进行大量复制 PCR由穆里斯等人于1985年发明，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖。 解旋酶 DNA聚合酶 母链(模板链) 子链(新合成的链) 四种脱氧核苷酸 3’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 回顾：体内DNA复制 复制条件： ①模板： ②原料： ③能量来源： ④酶： ⑤原则： DNA的两条链 四种游离的脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 ATP 碱基互补配对原则 特点： ①半保留复制 ②边解旋边复制 思考： 结合体内DNA复制过程，思考PCR的进行需要哪些条件？ 01 目的基因的筛选和获取 体内DNA复制参与的组分 在DNA复制中的作用 PCR中参与的组分 打开DNA双链 提供DNA复制的模板 合成子链的原料 催化合成DNA子链 使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 解旋酶 DNA母链 4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶 引物 无需解旋酶，用高温代替 DNA（目的基因）模板 4种脱氧核苷酸 耐高温的DNA聚合酶 2种引物 反应还需要其它条件，如缓冲溶液（一般添加Mg2+）、和控温设备 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。 真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活 01 PCR的反应过程 耐高温的DNA聚合酶 4种脱氧核苷酸（原料） 引物（2种） 待扩增DNA片段（模板） 5’ 5’ 变性 温度上升到90℃以上，双链DNA解旋为单链 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。 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。 5’ 5’ 结合在DNA模板链 3'端位置，引导子链从 5'端→3'端方向复制。 耐高温的DNA聚合酶结合从引物的3'端开始 DNA的两条链是反向平行的，用2种引物才能保证DNA的两条链同时被扩增 第二轮循环的产物 第三轮循环的产物 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 第一轮循环的产物 3’ 5’ 3’ 5’ 【特别提示】PCR扩增过程中引物、原料需要源源不断的加入。 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。 即成指数形式扩增（约为2n，其中n为扩增循环的次数）。 10 01 目的基因的筛选和获取 思考：PCR技术获取目的基因时至少要经过几次循环才能从DNA分子中分离出目的