3.2 基因工程的基本操作程序- 2023-2024学年高二生物同步备课精选课件（人教版2019选择性必修3）

教学目标： 1、阐明基因工程的原理和基本操作程序。 2、针对人类生产或生活中的某一需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得某一转基因产品的方案。 3、尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。 教学重点： 1、基因工程基本操作程序的四个步骤 。 2、DNA片段的扩增及电泳鉴定。 教学难点： 1、利用PCR获得和扩增目的基因。 2、DNA片段的扩增和电泳鉴定。 第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 高中生物学选择性必修3 白山市第二中学 生物组 DNA片段 基因1 基因2 基因3 放大 终止子 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 启动子 补充：基因的结构 转录起点 转录终点 原核细胞的基因结构 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 原核细胞的基因结构 ②调控遗传信息表达,上游有启动子，下游有终止子 真核细胞的基因结构 编码区 非编码区 非编码区 与RNA聚合酶 结合位点 内含子 外显子 启动子 终止子 编码区上游 编码区下游 真核细胞的基因结构 编码区 非编码区 外显子：能编码蛋白质的序列 内含子：不能编码蛋白质的序列 ：有调控作用,上游有启动子，下游有终止子 非编码序列： 包括非编码区和内含子 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 抗虫基因 （Bt抗虫蛋白基因） 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（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 具体的步骤？ (含抗虫基因） （含有并表达抗虫基因） 第一步：目的基因的筛选与获取 （一）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的或获得预期表达产物的基因。 目的基因主要是指编码蛋白质的基因 抗逆性基因 生产药物基因 毒物降解基因 工业用酶基因 苏云金杆菌（Bt）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，破坏鳞翅目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 如何筛选目的基因？ Bt基因的筛选过程： （二）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.技术手段： 第一步：目的基因的筛选与获取 测序技术 序列数据库(如GenBank) 序列比对工具(如BLAST) 测定核酸和蛋白质序列 以碱基顺序或氨基酸残基顺序为基本内容的分子生物信息数据库 把感兴趣的序列跟已经存在的序列数据库进行比较的工具。通过比对识别相关的序列，从而能获得目的基因和蛋白质的功能。 1、人工合成 我国首批转基因抗虫棉的培育使用 第一步：目的基因的筛选与获取 （三）目的基因的获取 序列已知，基因比较小 → DNA合成仪 常用方法 聚合酶链式反应 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。 2、利用PCR获取和扩增目的基因 第一步：目的基因的筛选与获取 (1)PCR: 体内DNA复制的过程 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(通常为小的单链RNA) 体内DNA复制的过程 PCR的过程 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(通常为小的单链RNA) 无需解旋酶，用高温代替 DNA母链 4种脱氧核苷酸 耐高温的DNA聚合酶 引物(通常为小的单链DNA) 反应还需要其它条件，如缓冲液（添加Mg2+等） PCR的过程 第一步：目的基因的筛选与获取 (2)PCR反应的条件： ① 模板： ② 原料： ③ 引物： ④ 酶： ⑤ 缓冲液（含Mg2+）： ⑥ 不同温度 第一步：目的基因的筛选与获取 (3) 引物： 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