3.2.1 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建-【大鹏生物】高中新教材精品课生物选择性必修3 生物技术与工程 课件

第3章 基因工程 第2节　基因工程的基本操作程序 第1课时　目的基因的筛选与获取、 　 　　　基因表达载体的构建 [学习目标] 1.简述PCR的原理、条件及过程。 2.简述基因表达载体的组成及构建过程。 2 [本讲目录] 一、目的基因的筛选与获取 二、基因表达载体的构建 3 一、目的基因的筛选与获取 [教材梳理] 1.培育转基因抗虫棉的四个步骤 (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。 2.目的基因 (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。 (2)作用：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。 (3)实例：培育转基因抗虫棉用到的Bt抗虫蛋白基因，即Bt基因。 3.筛选合适的目的基因：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。 4.获取目的基因的方法 (1)人工合成目的基因。 (2)常用PCR特异性地快速扩增目的基因。 (3)通过构建基因文库来获取目的基因。 5.利用PCR获取和扩增目的基因 (1)含义：PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项在体外提供参与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。 (2)原理：DNA半保留复制。 (3)基本条件 ①场所：在一定的缓冲溶液中进行，其中一般要添加Mg2＋。 ②模板：DNA母链。 ③原料：4种脱氧核苷酸。 ④酶：耐高温的DNA聚合酶。 ⑤引物：使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。 (4)过程 ①变性：当温度超过90℃时，双链DNA解聚为单链。 ②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。 ③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)鉴定：常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。 [核心探讨] 探讨点　PCR扩增技术 图1、图2分别是PCR扩增技术相关过程，请思考回答下列问题： 1.图1所示利用PCR技术扩增目的基因，在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段？ 提示　第3轮。 2.图2是某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理，请分别说明理由。 提示　 第1组：引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效。 第2组：引物Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。 3.要保证目的基因能与载体相连接，还要对引物进行什么操作？ 提示　要在两种引物的5′端分别添加上限制酶的识别序列。 4.如果循环n次，则共需消耗多少对引物？ 提示　共需消耗2n－1对引物。 [核心归纳] 1.比较PCR扩增技术和体内DNA复制的异同 项目 体内DNA复制 PCR扩增技术 解旋方式 解旋酶催化 DNA在高温作用下变性解旋 场所 细胞内(主要在细胞核内) PCR扩增仪内 酶 解旋酶、DNA聚合酶 耐高温的DNA聚合酶 温度条件 细胞内温和条件 需控制温度，在较高温度下进行 结果 DNA分子 DNA片段或目的基因 相同点 (1)模板：均需要DNA的两条单链作为模板； (2)原料：均为4种脱氧核苷酸； (3)酶：均需DNA聚合酶 13 2.PCR中的数量关系 复制次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含引物的DNA分子数 2 4 8 2n 含其中一种引物的DNA分子数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 同时含两种引物的DNA分子数 0＝21－2 2＝22－2 6＝23－2 2n－2 共消耗引物的对数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 含脱氧核苷酸链等长的DNA分子数 0＝21－2 0＝22－4 2＝23－6 2n－2n 14 3’ 3’ 5’ 5’ 引物1 引物2 目标序列 侧翼序列 PCR合成的目标序列 PCR合成的侧翼序列 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 题组一　目的基因的筛选与获取 1.下列关于PCR技术的叙述，正确的是( ) A.PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上 B.该技术需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶 C.该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是互补的 D.该技术应用DNA半保留复制原理，也需要模板、原料、能