3.2.1 目的基因的筛选与获取-2023-2024学年高二生物同步优选备课一点通（人教版2019选择性必修3）

从社会中来 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。 转基因抗虫棉与普通棉花 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？ 培育转基因抗虫棉的简要过程 提取 棉花细胞(含抗虫基因) 苏云金杆菌 抗虫基因 与运载体DNA拼接 导入 普通棉花(无抗虫特性) 棉花植株(有抗虫特性) 2 基因工程的基本操作程序 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，我们才能赋予一种生物新的遗传特性。 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。 载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。 目的基因是否能够在受体细胞中维持和表达它的遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。 前提 核心 关键 保证 3 第一步：目的基因的筛选与获取 一.目的基因： 主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 二.实例： 三.基因结构： 与生物抗逆性相关的基因（Bt抗虫基因） 与优良品质相关的基因 与生物药物和保健品相关的基因（胰岛素、干扰素基因） 与毒物降解相关的基因 与工业用酶相关的基因等 1.原核细胞的基因结构 2.真核细胞的基因结构 4 非编码区 非编码区 启动子：RNA聚合酶的识别和结合位点 开始转录 编码区 终止子：终止转录 组成：编码区上游与编码区下游 功能：不能编码蛋白质，调控遗传信息的表达 启动子：RNA聚合酶识别和结合部位，驱动基因转录出mRNA 终止子：位于基因的尾端，相当于一盏红色信号灯，使转录 在所需要的地方停下来 1.原核细胞的基因结构 第一步：目的基因的筛选与获取 非编码区： 编码区： 编码蛋白质，连续不间断。 5 非编码区 非编码区 启动子 编码区 终止子 1 2 3 4 5 外显子 内含子 加 工 转 录 mRNA前体 成熟mRNA 2.真核细胞的基因结构 第一步：目的基因的筛选与获取 非编码序列：包括非编码区和内含子 3.原核细胞与真核细胞的基因结构比较 原核细胞 真核细胞 不同点 编码区是连续的 编码区是间隔的、不连续的 相同点 都由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的 非编码区组成的 思考：编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？ 第一步：目的基因的筛选与获取 7 （二）获取方法： 3.利用PCR技术获取和扩增 cDNA文库 1.从基因文库中获取 2.人工合成 基因组文库 四、目的基因的筛选与获取： 从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 第一步：目的基因的筛选与获取 （一）筛选： ⑴逆转录法 ⑵根据已知的氨基酸序列合成DNA ⑶人工合成法 1.从基因文库中获取目的基因 ⑴基因文库概念： 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。 ⑵基因文库类型： （未知序列） ①基因组文库 ②部分基因文库 （包含一种生物的全部基因） （cDNA文库） （包含一种生物的一部分基因） 第一步：目的基因的筛选与获取 9 ①基因组文库的构建模式图 第一步：目的基因的筛选与获取 基因组文库 提取某种生物的全部DNA 一定大小的DNA片段 导入受体菌中储存 用适当的 限制酶酶切 将DNA片段 与载体连接 将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段，然后，将这些DNA片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都含有了一段不同的DNA片段。这个菌群就叫做这种生物的基因组文库。 10 ②部分基因文库构建模式图 第一步：目的基因的筛选与获取 用某种生物发育的某个时期的mRNA逆转录产生的多种互补DNA (也叫cDNA)片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体叫做这种生物的cDNA文库。 逆转录酶 核酸酶H （RNaseH） DNA聚合酶 单链RNA RNA-DNA杂交分子 单链DNA 双链DNA ⑶基因组文库和部分基因文库的比较 文库类型 cDNA文库 基因组文库 文库大小 基因中启动子 基因中内含子 基因多少 物种间基因交流 小 大 无 有 无 有 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因 可以 部分基因可以 第一步：目的基因的筛选与获取 ⑷从基因文库中得到目的基因的方法 依据：目的基因的有关信息。例如，根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA、基因的表达产物蛋白质等特性来获取目