第1节 第2课时 基因工程的操作步骤与PCR技术及电泳鉴定(课件PPT)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程(浙科版2019)

第2课时　基因工程的操作步骤与PCR技术及电泳鉴定 1.阐明基因工程的基本操作程序。 2.掌握基因工程中各操作步骤的要点。 3.认识PCR是扩增DNA片段的基本方法，尝试扩增DNA片段， 学会PCR的基本方法。 [主干知识梳理] 一、基因工程的操作步骤 1．获取目的基因 (1)目的基因：人们感兴趣、想研究的基因，如人胰岛素原基因、植物的抗病基因等。 (2)真、原核生物基因结构比较 项目 真核生物 原核生物 基因结构 包括启动子、______、______及终止子 ______、终止子 mRNA是否需要加工 _____ 不需要 外显子 内含子 启动子 需要 [微提醒] 内含子与外显子所对应的基因序列均会被转录，但是内含子对应的部位需要修饰切去，连接外显子对应部位，从而形成成熟mRNA。　　 (3)目的基因获取方法及比较 方法 化学合成法 建立cDNA文库 聚合酶链式反应 序列特点 序列已知，相对较短 序列_____ 序列已知 具体 操作 将核苷酸按照特定的顺序一个一个地连接起来，直接合成_____ _____ 利用成熟的mRNA在逆转录酶等酶的作用下合成互补DNA(即cDNA)，借助载体构建______文库 在_________酶的作用下，在体外进行DNA大量扩增，主要包括变性_____、_____三步 未知 目的 基因 DNA聚合 cDNA 退火 延伸 续表 方法 化学合成法 建立cDNA文库 聚合酶链式反应 应用 合成较短序列，成本高 不同组织细胞__________存在差异，需针对不同的表达产物构建特定的cDNA文库 该技术具有简便、快速、灵敏等特点，广泛应用于医学诊断、法医鉴定、古生物学研究等方面 cDNA文库 2.构建重组DNA分子 (1)克隆载体与表达载体 克隆载体 用于大量扩增__________的载体 表达载体 使目的基因既能_____又能表达出相应蛋白质的载体，包含适当的_____和_____信号 (2)重组DNA分子的形成 ①通常用相同的__________________分别剪切含有目的基因的DNA片段和_________，以形成相同的黏性末端或平末端。 ②用___________将目的基因和表达载体连接在一起，形成重组DNA分子。 外源DNA 扩增 转录 翻译 限制性内切核酸酶 表达载体 DNA连接酶 3．将目的基因导入受体细胞 受体细胞 处理方式 细菌 常用_______溶液制备_______细胞，低温下将感受态细胞与重组DNA分子混合，短暂热刺激处理，使外源DNA转入细胞 动物细胞 常用_________法将目的基因导入动物细胞 植物细胞 常使用____________法，具体操作为：将目的基因插入到Ti质粒的_______中，用重组Ti质粒转化_______，再让农杆菌感染植物细胞，目的基因随T-DNA整合到植物_______DNA中 CaCl2 感受态 显微注射 农杆菌转化 T-DNA 农杆菌 染色体 4.检测目的基因及其表达产物 目的基因及其表达产物的检测和鉴定可以从______、RNA、蛋白质、_________四个方面进行。 (1)通过检测______可确定目的基因在受体细胞内是否稳定存在。 ①借助载体上的______基因可以检测目的基因是否在受体细胞中稳定地存在并遗传。 ②PCR和_____________技术可鉴定受体细胞中是否转入了目的基因。 DNA 个体性状 DNA 标记 核酸分子杂交 (2)检测______和______以及个体水平上是否出现相应性状，可得知目的基因是否正确表达。 ①运用______________技术可检测受体细胞中是否含有目的基因转录出的mRNA。 ②运用__________杂交技术可以检测目的基因是否表达出相应的蛋白质。 ③观察测定个体是否______________________________并稳定遗传，是判断转基因成功的直接证据。 RNA 蛋白质 核酸分子杂交 抗原-抗体 表现出目的基因控制的特定性状 二、PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定 1．PCR扩增DNA片段 原理 ①在高温加热作用下，打开DNA双链，以两条DNA单链作为模板；②以4种________________为原料，合成子链；③在引物作用下，_____________酶从引物3′端开始延伸DNA链 步骤 变性→______→延伸 扩增结果 PCR过程包括多次循环，每一次循环后DNA的量可增加一倍，DNA呈指数形式扩增 脱氧核苷三磷酸 Taq DNA聚合 退火 2．凝胶电泳鉴定的流程 [预习效果自评] 1．判断下列说法的正误 (1)质粒上的抗生素抗性基因有利于质粒与外源基因连接。 ( ) 提示：抗生