3.2 基因工程的基本操作程序-【生物好课】2023-2024学年高二生物下学期同步优质课件（人教版2019选择性必修3）

第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 基因1 基因2 基因3 背景知识 - 基因的结构 DNA片段 放大 基因通常是有遗传效应的DNA片段； 能编码特定的蛋白质 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 能转录相应的mRNA，进一步编码（翻译）出蛋白质的DNA区段。 不能转录为相应的mRNA，不能编码蛋白质的区段 不能转录为相应的mRNA，不能编码蛋白质的区段 启动子 终止子 1.编码区：能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质的序列。 2.非编码区 ： 一、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 含有能调控遗传信息表达的DNA序列。 不转录，不编码蛋白质； 背景知识 - 基因的结构 启动子 终止子 一、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 RNA聚合酶识别并结合的位点，驱动基因转录出mRNA 启动子 终止子 本质： 位置： 作用： 是一段有特殊序列结构的DNA片段； 位于基因上游； 也是一段有特殊序列结构的DNA片段； 位于基因下游； 终止转录 本质： 位置： 作用： 背景知识 - 基因的结构 二、真核细胞的基因结构 编码区 非编码区 非编码区 内含子 外显子 启动子 终止子 外显子： 内含子： 能转录相应的mRNA，进一步能编码蛋白质的DNA序列 能转录相应的mRNA，但却不能编码蛋白质的DNA序列 背景知识 - 基因的结构 三、真核生物基因的表达 真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为下一步翻译的模板。 3’ 5’ 转录的DNA序列 新合成的mRNA 5’ 3’ 成熟的mRNA 5’ 3’ 背景知识 - 基因的结构 原核细胞 真核细胞 不同点 相同点 原核细胞 真核细胞 不同点 相同点 原核细胞与真核细胞的基因结构比较： 真核细胞的基因结构比原核细胞的基因结构复杂 编码区是连续的 编码区是间隔的、不连续的 都由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编码区组成 背景知识 - 基因的结构 基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的筛选与获取 定义：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相关的基因。 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。 1.目的基因 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 Bt 抗虫蛋白基因； 简称 Bt 基因 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。 ①Bt抗虫蛋白的抗虫原理？ ②抗虫棉中的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。 第一步：目的基因的筛选与获取 2.筛选合适的目的基因 （1）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。 （2）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。 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 第一步：目的基因的筛选与获取 （1）PCR的含义 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。 （2）PCR的原理： DNA半保留复制 （3）PCR的场所： 在一定的缓冲溶液中进行，其中一般要添加Mg2＋。 原因？ DNA聚合酶需要Mg2＋激活 3.利用PCR获取和扩增目的基因 （4）PCR的材料： DNA模板，分别与两条模板链结合的2种引物，4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶。 用于PCR的引物长度通常为20~30个核苷酸。 C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C