1.2 基因工程的基本操作程序 课件 2022—2023学年高二上学期生物人教版选择性必修3

理论基础 DNA是遗传物质的证明 DNA双螺旋结构和中心法则的确立 遗传密码的破译 技术保障 基因工程工具 的发现和应用 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 基因载体(如质粒) 一、基因工程的诞生和发展 二、基因工程的概念 基因工程是指在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞，使重组基因在受体细胞中表达，产生出人类所需要的基因产物的技术。基因工程又称DNA重组技术。 基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 原理 基本过程 结果 DNA重组技术 体外 基因 DNA分子水平 基因重组 剪切 →拼接 →导入 →表达 人类需要的基因产物 优点 定向改造生物性状 克服远缘杂交不亲和障碍，育种周期短 （一）限制性核酸内切酶（简称限制酶） 能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。 含义： 主要从原核生物中分离得到 来源： 磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键 作用部位： 有专一性(特异性)。即一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。 作用特点： 产生黏性未端、平末端 作用结果： 小结 识别序列长度： 大多数是6个核苷酸序列 三、基因工程的工具 （二）DNA连接酶——“分子缝合针” 1.作用： C G G C C G T T A A A A T T G C T A T A 具有相同黏性末端的两个DNA片段连接起来，形成重组DNA分子。 3.结果： 将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键（无特异性）。 2.实质/作用原理： 催化磷酸二酯键的形成 DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 DNA连接酶 DNA聚合酶 相同点 作用实质 化学本质 不 同 点 模板 作用对象 作用结果 用途 都能催化形成磷酸二酯键 都是蛋白质 不需要模板 需要DNA的一条链为模板 形成完整的DNA分子 形成DNA的一条链 基因工程 DNA复制 只能将单个脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键 在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 1.作用： 2.种类： （三）基因进入细胞的载体——分子运输车 作为运载工具，将外源基因送入受体细胞。 质粒（最常用）、λ噬菌体的衍生物和某些动植物病毒 3.条件： ⑴能在宿主细胞内自我复制并稳定地保存 ⑵有一个或多个限制酶切点，可使外源基因插入其中 ⑶具有某些遗传标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 ⑷对受体细胞无害 (5)大小适宜 实际上在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。 基因工程的基本操作程序 基因工程 The basic operating procedures of genetic engineeringy 从社会中来 From society 普通棉花 转基因抗虫棉 将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因 转入普通棉花 我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。 如何能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种呢？ 从社会中来 From society 培育转基因抗虫棉的简要过程 苏云金杆菌 普通棉花 （无抗虫特性） 棉花细胞 抗虫棉 提取 表达Bt基因 导入 与载体拼接 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 （核心） 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的检测与鉴定 Bt基因 基因工程的实施过程 获取目的基因 构建基因表达载体 导入目的基因 检测和鉴定目的基因 一、获得目的基因 人们感兴趣而需要的特定基因，也叫外源基因。 2.获取目的基因的方法： ①从基因文库中获取 ②利用PCR技术扩增 ③人工合成 1.目的基因： 基因较小，核苷酸序列已知 基因通常是有遗传效应的DNA片段 A gene is usually a piece of DNA that has a genetic effect DNA片段 基因1 基因2 基因3 放大 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 编码区：能转录相应的mRNA，进一步编码（翻译）出蛋白质的DNA区段。 非编码区：不能转录为相应的mRNA，不能编码蛋白质的区段。 原核细胞的基因结构(补充内容） 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 与RNA聚合酶结合位点 启动子 终止子 ①不编码蛋白质。 ：编码蛋白质 ,连续不间断 编码区 非编码区 原核细胞 基因结构 ②调控遗传信息表达,上游有启动子，下