3.2.1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

　　问题：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 非转基因抗虫棉 3.2 基因工程的基本操作程序 课堂篇探究学习 1 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 【从社会中来】 2 基因工程的基本操作程序（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 有了目的基因，才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用。 载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。 才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。 前提 核心 关键 保证 课堂篇探究学习 3 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。 目的基因的筛选与获取 第一步 目的基因 根据不同的需要，目的基因不同，主要是指编码蛋白质的基因。 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。 资料：苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴胞晶体蛋白（Bt 抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。 科学家将“杀虫基因”转入棉花中，棉花产生Bt 抗虫蛋白抵抗虫害。 目的基因 课堂篇探究学习 4 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筛选，是较为有效的方法之一。 随着测序技术的发展，序列数据库（如GenBank）、序列对比工具（如BLAST）等的应用，更多的基因的结构和功能为人们所知，为科学家找到合适的目的基因提供更多机会和可能。 实例：筛选 Bt 基因作为培育转基因抗虫棉的目的基因。 明确了目的基因后，该如何获得目的基因呢？ 课堂篇探究学习 思考： 1.Bt抗虫蛋白的抗虫原理是什么？ 2.抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？ 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 目的基因的获取方法 3、利用PCR技术获取和扩增 cDNA文库 基因组文库 逆转录法 化学合成法 1、从基因文库中获取 2、人工合成 《金》P94 基因比较小、核苷酸序列已知 DNA合成仪 课堂篇探究学习 PCR含义 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 PCR原理 DNA⑦____________ 要求 模板 ⑧________________ 原料 酶 耐高温的⑨____________ 引物 一段短单链核酸，能与目的基因的碱基序列互补配对 PCR反应过程 变性 当温度上升到⑪______以上时，双链DNA解聚为单链 复性 当温度下降到⑫______左右时，两种引物通过碱基互补配对方式与两条单链DNA结合 延伸 当温度上升到 <m></m> 左右时，耐高温的DNA聚合酶从引物 <m></m> 端开始进行互补链的合成上′</ 结果：短时间内大量扩增目的基因，在PCR扩增仪中自动完成的。 完成后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定产物。 半保留复制 目的基因两条链 DNA聚合酶 <m> dNTP 脱下两个磷酸基团即为脱氧核苷酸，为DNA复制 提供原料，也能为形成磷酸二酯键提供能量。 <m> Mg2+的缓冲溶液（激活DNA聚合酶、调节pH） 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 8 用PCR可以扩增mRNA吗？ mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。 ①逆转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA链，形成RNA-DNA杂交分子； ②核酸酶H降解RNA-DNA杂交分子中的RNA链，使之变成单链DNA； ③以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子，即cDNA 目的基因的获取方法 3、利用PCR技术获取和扩增 cDNA文库 基因组文库 逆转录法 化学合成法 1、从基因文库中获取 2、人工合成 反转录法：它是以目的基因的mRNA为模板，借助_______酶合成碱基互补的单链DNA，然后在________酶的作用下合成双链DNA（cDNA）。 化学合成法：即依照某一蛋白质的_______序列，推测出mRNA序列，