3.2基因工程的基本操作程序课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第3章 第2节 基因工程的基本操作程序 1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉。到2015年，我国已育成转基因抗虫棉新品种100多个，减少农药用量40万吨，增收节支社会经济效益450亿元。 你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗？培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？ 转基因抗虫棉（使棉铃虫死亡，左）与非转基因抗虫棉（右） 从社会中来 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。棉铃虫可以使棉花产量减少三分之一，严重时，甚至能使一片棉田绝收。 2 苏云金杆菌 与载体拼接 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 Bt基因 重组DNA分子 【培育转基因抗虫棉的简要过程】 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 基因工程的一般操作程序主要包括四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 （核心步骤） 1、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。 （2）作用:根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要指编码蛋白质的基因。 （3）实例:与生物抗逆性相关的基因 与生物药物相关的基因 与毒物降解相关的基因 与工业用酶相关的基因等 第一步 目的基因的筛选与获取 4 当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。 Bt抗虫蛋白的抗虫原理： 思考：Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？ Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体，因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。 苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌半孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），破环鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。 培育转基因抗虫棉用到的目的基因 Bt 抗虫蛋白基因 简称 Bt 基因 （1） 实例：Bt 抗虫蛋白基因（Bt 基因）的筛选过程 用苏云金杆菌制成的生物杀虫剂广泛用于防治棉花虫害 也对Bt基因的表达产物——Bt 抗虫蛋白有了较为深入的了解。 苏云金杆菌的杀虫作用与Bt 基因有关 不仅掌握了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 01 目的基因的筛选与获取 第一步 目的基因的筛选与获取 2、筛选合适的目的基因 筛选出来的目的基因如何获取？ （2） 较为有效的方法之一 从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 （3）认识基因结构和功能的技术方法 随着测序技术的发展，以及序列数据库（GenBank）、 序列比对工具（如BLAST）等的应用，越来越多的基因的结构和功能为人们所知，为找到合适的目的基因提供了更多的机会和可能。 01 目的基因的筛选与获取 第一步 目的基因的筛选与获取 2、筛选合适的目的基因 （1）人工合成目的基因 在我国首批具有较高抗虫活性的转基因抗虫棉的培育过程中，科学家采用的是人工合成的方法。 DNA合成仪 转基因抗虫棉 在已知目的基因核苷酸序列且基因较小的情况下，利用DNA合成仪用化学方法直接自动合成。 3．目的基因获取的方法 第一步 目的基因的筛选与获取 3．目的基因获取的方法 第一步 目的基因的筛选与获取 （2） 通过构建基因文库来获取目的基因 基因组文库 部分基因文库（主要是cDNA文库） 基因文库： 基因组文库：含有某种生物全部基因片段的重组DNA的克 隆群体。 部分基因文库：含有某种生物部分基因片段的重组DNA的 克隆群体。 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入到受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。 某生物体内全部DNA 许多DNA片段 受体菌群体 基因文库的构建 限制酶 与载体连接 导入 基因组文库 基因组文库 某生物某个时期的mRNA cDNA（互补DNA） 逆转录 受体菌群体 与载体连接 导入 部分基因文库 （如：cDNA文库） 基因文库的构建 cDNA文库 【说明】基因文库中不是直接储存相应基因，而是保存受体菌，受体菌中含有基因。 提取 苏云金芽孢杆菌 抗虫基因 ？ 快速获得大量抗虫基因 第一步 目的基因的筛选与获取 （3）利用PCR获取和扩增目的基因（常用） 3．目的基因获取的方法 概念：P