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（2019）选择性必修3

第3章 第2节、基因工程的基本操作程序 目 录 CONTENTS 一 二 第一步：目的基因的筛选与获取 三 第四步：目的基因的检测和鉴定 第二步：基因表达载体的构建 第三步：将目的基因导入到受体细胞 四 从社会中来 我国自上世纪80年代起就使用菊酯类农药杀灭棉铃虫。但到了1992年，棉铃虫产生了极强的耐药性，可以在农药中游泳，鸡吃虫却被毒死，从过量撒药到人工捉虫，传统手段已经对棉铃虫束手无策，不仅农民收成全无，还产生了大量农药中毒的例子，这时候我们把目光转向了新型的生物技术--转基因抗虫棉。 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。 思考： 1.转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗? 通过实验将细菌的“杀虫基因”转到棉花里，产生苏云金杆菌伴孢晶体蛋白(Bt抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。 P77 转基因抗虫棉（使棉铃虫死亡，左）与非转基因抗虫棉（右） 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 培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？ 用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。 主要指的是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 1.目的基因 2.目的基因的筛选方法 （1）从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。（较为有效的方法） 如科学家知道苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关并掌握了Bt基因的序列信息；Bt抗虫蛋白只在某类昆虫肠道的碱性环境中才表现出毒性，对人和牲畜无影响。 （2）利用测序技术、序列数据库（如GenBank）、序列对比工具（如BLAST）等，找到合适的目的基因。 利用PCR(聚合酶链式反应)扩增目的基因（常用） 阅读P77，获取PCR的定义、条件、大致过程。 3.目的基因的获取 一、目的基因的筛选与获取 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: C C G T A G T A T A C G G C T A G C 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 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T A C G C A A G C T A G T C A T T A DNA聚合酶 5' 3' T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' ATP DNA聚合酶作用下形成磷酸二酯键 子链延伸合成的方向？ 只能从5′－端→3′－端延伸，细胞内有RNA引物结合到模板3′－端引发子链的延伸 01 5'端到3'端 ATP 1.原理： DNA半保留复制 2.条件： 模板（目的基因）、2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、缓冲溶液（含Mg2+ ) 3.过程： 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。 激活真核细胞和细菌的DNA聚合酶 PCR（聚合酶链式反应） 1）变性（不需要解旋酶）： 当温度上升到_______以上时， 断裂，双链DNA解聚为两条 。 氢键 单链DNA 待扩增的DNA片段 第一步：变性 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 变性 90℃ 思考：变性的温度为何是90℃以上的一个温度范围，而不是95℃？ 因为变性的温度与氢键的数量有关。当氢键数量越多时，所需温度就越高；反之，当氢键数量越少时，所需温度也就越低。 PCR反应的过程 01 2）复性： 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过