3.2 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选择性必修3

第三章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序（1） 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 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。你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗？ 从社会中来 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 基因工程的基本操作程序 抗虫棉的培育过程 目的基因的 筛选与获取 基因表达载体的构建（核心） 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 课P76 1 目的基因的筛选与获取 （1）目的基因： ①概念：用于改变_______________或获得_______________等的基因。 受体细胞性状 预期表达产物 ②实例： 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 主要指编码蛋白质的基因。 课P76 P293 （2）筛选目的基因的方法： ①较为有效的方法：从相关的__________和____________的基因中进行筛选。 ②实例： 已知结构 功能清晰 苏云金杆菌（Bt）制成的生物杀虫剂广泛用于防治棉花虫害 对Bt基因的表达产物-Bt抗虫蛋白有较为深入的了解：在某类昆虫肠道的碱性环境中表现毒性，对人畜无影响 苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关 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 课P76 P293 （2）获取目的基因的常用方法： ●利用PCR获取和扩增目的基因 概念：PCR是__________________的缩写，它是一项根据___________________的原理，在体外提供________________的各种组分与反应条件，对_________ ________________进行大量复制的技术。 聚合酶链式反应 DNA半保留复制 参与DNA复制 目的基因 ①全称： ②原理： ③操作环境： ④目的： 聚合酶链式反应 DNA半保留复制 体外（PCR扩增仪/PCR仪） 对目的基因的核苷酸序列进行大量复制 的核苷酸序列 PCR扩增仪 课P77 ●从基因文库中获取 DNA的复制视频讲解 解旋酶 DNA聚合酶 母链(模板链) 子链(新合成的链) 四种脱氧核苷酸 3’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 回顾：体内DNA复制 (2)条件: 4种游离的脱氧核苷酸 DNA的两条链 DNA解旋酶、DNA聚合酶等 ATP (3)复制原则: 碱基互补配对原则（A与T、C与G配对保证复制的准确进行） 能量： 模板： 原料： 酶： 半保留复制、边解旋边复制 (1)特点: 耐高温的DNA聚合酶 （TaqDNA聚合酶） DNA模板 引物（2种） 稳定的缓冲溶液 （一般添加Mg2+） 四种脱氧核苷酸(dNTP) 激活真核细胞和细菌的DNA聚合酶 ①DNA模板（需含有目的基因）。 ②四种脱氧核苷酸（或四种dNTP：dATP、dTTP、dGTP、dCTP）。 ③分别与模板DNA相结合的2种引物。 ④耐高温的DNA聚合酶(Taq酶）。 ⑤稳定的缓冲溶液（一般添加Mg2+）。 ⑥能严格控制温度的温控设备。 dATP PCR反应体系需要的条件 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA有羟基（-OH）的一端称为3’端，而没有羟基的一端称为5’端。DNA的合成方向总是从5’端到3’端延伸。 注意： 5’ 3’ 5’ 3’ 在DNA复制时，DNA聚合酶不能直接从模板链的一端直接开始合成子链，必须由引物提供3’端之后才能开始连接脱氧核苷酸。 一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸（通常为小的单链RNA） PCR和DNA的体内复制是否完全相同？ 利用PCR获取和扩增目的基因 2.DNA体外复制（PCR）的条件： 体内DNA复制 参与的组分 在DNA复制中的作用 PCR中 参与的组分 解旋酶 DNA母链 4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶 引物 无需解旋酶，用高温(90℃以上)代替 DNA模板(含目的基因的DNA 片段) 4种脱氧核苷酸(dNTP) PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行 提供DNA复制的模板 合成DNA子链的原料 打开DNA双链 催化合成DNA子链 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸 （变性） 提供相对稳定的pH环境；一般添加Mg2+，真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。 dNTP和ATP类似,不但可以提供原料还可以