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3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 PCR扩增仪 基因 表达载体 “分子手术刀” 准确切割DNA分子 “分子缝合针” “分子运输车” 将DNA片段连接起来 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞 重组DNA技术所需的三种基本工具： 限制性内切核酸酶 DNA连接酶 载体 学习目标 1.运用归纳与概括、模型与建模等方法,分析基因工程操作的四个步骤。 2.通过对基因工程案例的分析,理解基因工程基本操作程序的常用方法和基本原理。 3.尝试用PCR技术扩增目的基因,并通过琼脂糖凝胶电泳法来鉴定PCR产物。 苏云金杆菌 Bt抗虫蛋白基因 普通棉花（不抗虫） 棉花细胞 （含Bt抗虫基因） 抗虫棉 提取 导入 与载体拼接 Bt基因表达 基因工程培育抗虫棉的思路： 一、目的基因的筛选与获取 二、基因表达载体的构建 三、将目的基因导入受体细胞 四、目的基因的检测与鉴定 有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用。 载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。 才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。 前提 核心 关键 保证 01 基因工程的基本操作程序 一、 目的基因的筛选与获取 (1)概念： 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就是目的基因。 与生物抗逆性相关的基因（Bt抗虫基因） 与生物药物相关的基因（胰岛素、干扰素基因） 与毒物降解相关的基因 与工业用酶相关的基因等 (2)实例： 根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指编码蛋白质的基因。 目的基因 1．筛选合适的目的基因 (1)较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 (2)实例： Bt抗虫蛋白基因（Bt基因）的筛选过程 苏云金杆菌制成的生物杀虫剂广泛用于防治棉花虫害 对Bt基因的表达产物-Bt抗虫蛋白有较为深入的了解： 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）,破坏昆虫的消化系统来杀死棉铃虫 苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关 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 一 目的基因的筛选和获取 随着测序技术的发展，以及序列数据库、序列比对工具等的应用，越来越多的基因的 为人们所知。 结构和功能 DNA测序仪 核苷酸序列比对 氨基酸序列比对 明确了目的基因后，该如何获得它？ DNA合成仪 一 目的基因的筛选和获取 获取目的基因的方法： ①从基因文库中获取 ②人工合成 前提： 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 2．目的基因的获取 获取一个目的基因之后，是否就该立即开始准备转基因操作？ 先对目的基因进行扩增 2、DNA复制的特点: ①边解旋边复制 ①模板： ②原料： ③能量: ④酶 ： 亲代DNA的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶，DNA聚合酶等 1、DNA复制的条件 ATP ②半保留复制 知识回顾 体内DNA复制 ②合成子链（DNA聚合酶） 以每一条母链为模板，以游离的将4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在DNA聚合酶的作用下合成与母链互补的1条子链。 3.过程： ①解旋（解旋酶） 知识回顾 体内DNA复制 ▲子链的合成方向：5'端→3'端 因为DNA聚合酶只能从5'端向3'端延伸子链。 DNA的复制视频讲解 02 目的基因的筛选与获取 【自主学习·合作探究】5min阅读P77—79相关内容，思考讨论： 1.PCR的全称、操作环境、原理、目的、基本组分和条件以及各条件的作用是什么？ 2.PCR的反应过程是如何进行的？ PCR与DNA的体内复制是否完全相同？ PCR技术： 全称 聚合酶链式反应 DNA半保留复制 体外（PCR扩增仪） 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 一.目的基因的筛选与获取---利用PCR获取和扩增目的基因 原理 操作环境 目的 优点： PCR是聚合酶链式反应的缩写，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。 PCR技术 耐高温的DNA聚合酶 DNA模板 引物 缓冲溶液 四种脱氧核苷酸 PCR扩增仪（PCR仪） 条件: 微量离心管 ——控制温度 （2种） 一般添加Mg2+ （激活真核细胞和细菌的DNA聚合酶） 引物（2种） 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，用于PCR的引物通常为20~30个核苷酸。 3’ 5’ DNA母链 3’ 5’ 引物 3’ 5’ 引物