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（2019）选择性必修3

3.2 基因工程的基本操作程序 学习目标 1.概述基因工程的基本操作程序。 2.说明利用PCR技术扩增目的基因的基本过程。 3.理解基因表达载体的结构和各部分的作用及基因表达载体的构建。 4.举例说明获取目的基因的途径,目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法。 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？ 转基因抗虫棉与普通棉花 问题探讨 3 基因工程的基本操作流程 目的基因的筛选与获取 基因表达载体的构建 目的基因的检测与鉴定 将目的 基因导入受体细胞 4 一、目的基因的筛选与获取 1.目的基因： 主要指的是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。 3.目的基因获取： 从基因文库中获取 人工合成 反转录法 通过DNA合成仪合成 基因组文库 cDNA文库 利用PCR技术获取和扩增 从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选，是较为有效的方法之一。 2.目的基因筛选： 5 利用PCR技术获取和扩增 PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据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。 ①概念： ③条件： ②原理： DNA半保留复制 （1）DNA（目的基因）模板。 （2）分别与模板DNA相结合的两种引物。 （3）A、T、G、C四种脱氧核苷酸。 （4）耐高温的DNA聚合酶。 （5）稳定的缓冲溶液（一般添加Mg2+）。 （6）能严格控制温度的温控设备。 耐高温的DNA聚合酶 引物 DNA模板 C．延伸 温度上升到72℃左右，溶液中的四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。 ④过程 B．复性 温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 A．变性 当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链。 待扩增的DNA片段 DNA分子就以2n的形式增加 ⑤结果 琼脂糖凝胶电泳 ⑥鉴定 7 PCR技术是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,利用该方法可以使目的基因迅速扩增,其简要过程如图所示。下列关于PCR技术的叙述,错误的是(　　) A.PCR和体内DNA复制都需要模板、能量 B.由PCR的反应过程可知,与氢键相比,磷酸二酯键对高温的稳定性更强 C.PCR和体内DNA复制都要消耗4种脱氧核苷酸和2种引物 D.PCR反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板 C 理解巩固 1.目的： 2）使目的基因能够表达和发挥作用 2.组成： 1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，且可以 遗传给下一代 二、基因表达载体的构建 ——基因工程的核心 a.目的基因 b.启动子 c.终止子 d.标记基因（抗生素抗性基因） 表达特定性状 位于基因的首端,是RNA聚合酶结合位点，基因转录的开始 位于基因的末端,终止转录 检测目的基因是否导入受体细胞 e、复制原点：DNA聚合酶结合位点 9 3.过程： 两个切口 获得目的基因 质粒 DNA分子 限制酶处理 DNA连接酶 重组DNA分子（重组质粒） 同一种 一个切口 两个黏性末端 10 思考:表达载体为什么一定要有启动子？ 生物之间进行基因交流，只有使用受体生物自身基因的启动子才能有利于基因的表达； (2)通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体细胞无法转录。 位于基因首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。 启动子： 操纵基 因 结构基因 启动子 RNA聚合酶 理解巩固 11 1.转化： 目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程 受体细胞 稳定 表达 2.方法： 将目的基因导入 植物细胞 将目的基因导入 动物细胞 将目的基因导入 微生物细胞 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 ——显微注射法 ——感受态细胞 三、将目的基因导入受体细胞 12 农杆菌转化法 ①特点： Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。 易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力。 ②转化过程: 具有趋化性（酚） 导入植物细胞： 13 基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。 基因枪法 单子叶植物 花粉管通道法 在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合