3.2 基因工程的基本操作程序（第二课时）（精美课件）- 2023-2024学年高二生物同步精品课堂（人教版2019选择性必修3）

第3章 基因工程工程 第2节 基因工程的基本操作程序 （第二课时） 目标 01 02 03 针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。 （科学探究） 结合实例，采用文字和图示方式说明基因工程的基本操作程序。（科学思维） 运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等（生命观念） 学习目标 2 耐高温的DNA聚合酶(Taq酶） 4种脱氧核苷酸（DNTP） 引物 待扩增的DNA片段（模板） 5’ 5’ 变性 复性 延伸 温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。 温故知新：PCR扩增目的基因的过程 温故知新：PCR之歌 问题1: 获取了足够量的目的基因后，可以直接把目的基因导入受体细胞吗？ 问题1:获取了足够量的目的基因后，能直接把目的基因导入受体细胞吗？ 就算可以进行转录和翻译成蛋白质，游离的DNA片段也无法随着细胞分裂进行复制，导致子代细胞不再含有目的基因 游离的DNA片段进入受体细胞，一般会直接被分解 不能原因 那怎样才能让基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代呢？ 02 第二步：基因表达载体的构建 基因表达载体的构建的目的？载体还需要哪些结构？各个元件有什么作用？ 请文字和箭头表示基因表达载体的构建过程。 2 3 4 1 合作探究一：请同学们自主阅读教材P80，小组合作思考讨论完成问题。 一、基因表达载体的构建 目的基因插入什么位置？目的基因插入位点是随意的吗？ 使用一种DNA限制酶进行切割，是否只会得到一种重组DNA？如果不能，怎么改进？ 7 一、基因表达载体的构建 （一）目的： ①让基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代; （二）组成： 质粒 ①启动子 基因的前端，RNA聚合酶识别和结合的部位；驱动基因转录出mRNA ②终止子： 限制酶切割位点 基因的尾端，能终止mRNA的转录 ③标记基因 作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来 ④复制原点 ⑤目的基因 ②使目的基因能够表达和发挥作用 问题2: 目的基因该插入什么位置？ 基因工程的核心 问题2:目的基因该插入什么位置？ 目的基因插入位点不是随意的：基因表达载体需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入 ，若目的基因插入启动子部位，启动子将失去原功能。 启动子和终止子之间的部位 诱导型启动子 诱导物 作用 激活或抑制 目的基因表达 诱导型启动子： 问题3: 辨析：“启动子与终止子”和“起始密码子与终止密码子”。 一、基因表达载体的构建 （二）组成： 基因工程的核心 启动子与终止子位于DNA分子中， 作用：起始和终止转录过程。 启动密码子与终止密码子位于mRNA分子中， 作用：起始和终止翻译过程。 问题3: 辨析：“启动子与终止子”和“起始密码子与终止密码子”。 问题4: 请文字和箭头表示基因表达载体的构建过程。 一、基因表达载体的构建 （二）组成： 基因工程的核心 一、基因表达载体的构建 （三）构建过程： 基因工程的核心 质粒 限制酶 限制酶切割位点 首先，用一定的限制酶切割载体，使它出现一个切口； 01 一、基因表达载体的构建 （三）构建过程： 基因工程的核心 限制酶 限制酶切割位点 获取目的基因 目的基因 然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段 02 一、基因表达载体的构建 （三）构建过程： 基因工程的核心 DNA 连接酶 重组 DNA分子 获取目的基因 质粒 利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处，这样就形成了一个重组DNA分子。 03 一、基因表达载体的构建 （三）构建过程： 基因工程的核心 质粒 限制酶 限制酶 DNA 连接酶 同种限制酶或产生相同黏性末端的限制酶切割 重组 DNA分子 限制酶切割位点 目的基因 限制酶切割位点 获取目的基因 问题5: 使用一种DNA限制酶进行切割，会得到几种重组DNA？有何缺点？怎么改进？ 一、基因表达载体的构建 （三）构建过程： 基因工程的核心 单酶切 用同一种限制酶或产生相同黏性末端的限制酶分别切割质粒和含有目的基因的DNA片段 启动子 方向 目的基因转录方向 限制酶切割 a b c d DNA连接酶 连接 a、b、c、d四个黏性末端相同 一、基因表达载体的构建 （三）构建过程： 基因工程的核心 单酶切 用同一种限制酶或产生相同黏性末端的限制酶分别切割质粒和含有目的基因的DNA片段 启动子 方向 目的基因转录方向