3.2 基因工程的基本操作程序（第1课时）-2023-2024学年高二下学期生物人教版（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 （第一课时） 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。 培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤? 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 (核心) 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的 检测与鉴定 一、目的基因的筛选与获取 （一）目的基因 1.概念 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。 2.作用 根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指编码蛋白质的基因。 3.实例 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。 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。 培育转基因抗虫棉用到的目的基因 Bt 抗虫蛋白基因 简称 Bt 基因 （二）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。 01 目的基因的筛选与获取 3.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 一、目的基因的筛选与获取 一、目的基因的筛选与获取 ①通过构建基因文库来获取目的基因 ②人工合成目的基因 ③利用PCR特异性地快速扩增目的基因 前提： 方法： DNA合成仪 基因比较小、核苷酸序列已知 通过DNA合成仪用化学方法直接合成 （三）获取目的基因的方法 PCR由穆里斯等人于1985年发明，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖。 如果说，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构，标志着分子生物学时代的开启，那么PCR技术则标志着分子生物学的腾飞。PCR技术的出现，彻底变革了生物化学、分子生物学、遗传学、以及现代医学等等。 一、目的基因的筛选与获取 （四）利用PCR获取和扩增目的基因： DNA半保留复制 原理 体外 操作环境 对目的基因的核苷酸序列进行大量复制 目的 可在短时间内大量 扩增目的基因 优点 聚合酶链式反应 全称 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。 PCR 一、目的基因的筛选与获取 （四）利用PCR获取和扩增目的基因： 【重温】DNA复制的过程 解旋 合成子链 形成新DNA 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 G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' 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' ATP 解旋酶 （1）解旋 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 （2）合成子链 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'