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3章 基因工程工程 第2节 基因工程的基本操作程序 （第1课时） 目的基因的筛选与获取 基因表达载体的构建 1 2 1 简述PCR的原理、条件及过程(重点)。 2 简述基因表达载体的组成及构建过程(重、难点)。 3 1.目的基因的筛选与获取 4.目的基因的检测与鉴定 2.基因表达载体的构建 3.将目的基因导入受体细胞 基因工程的基本操作程序 目的基因概念 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的基因。 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。 主要指的是编码蛋白质的基因 第一步 目的基因的筛选与获取 4 1.(2023·山西太原高二诊断)下列有关获取目的基因的叙述，错误的是 A.目的基因就是编码蛋白质的基因 B.获取目的基因是基因工程的第一步 C.来自苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因可作为转基因抗虫棉的目的基因 D.序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会 √ 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，A错误。 5 培育转基因抗虫棉的简要过程 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 与载体拼接 重组DNA分子 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 Bt基因 苏云金杆菌 6 当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。 【相关信息】P77 ①Bt抗虫蛋白的抗虫原理？ ②抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？ Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体，因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响 7 （一）筛选合适目的基因： 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 测序技术 序列数据库 序列比对工具 8 获取目的基因的方法 9 1.人工合成目的基因。 2.通过构建基因文库来获取目的基因。 3.常用 PCR 特异性地快速扩增目的基因。 抗虫基因 快速获得大量抗虫基因 苏云金杆菌 提取 PCR由穆里斯等人于1985年发明，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖。 （三）利用PCR获取和扩增 目的基因： 1.发明者 10 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 短时间内大量 扩增目的基因 优点 聚合酶链式反应 全称 PCR 在一定的缓冲溶液中进行， 一般要添加Mg2＋。 DNA聚合酶需要Mg2＋激活 11 11 【重温】DNA复制的过程 1.解旋 2.合成子链 3.形成新DNA 12 ATP 3′ 5′ 为什么子链的延伸方向是5 ′→3 ′？ DNA聚合酶 3′ 5′ 模板链 子链 因为DNA聚合酶不能直接将单个的核苷酸聚合成链，只能将单个核苷酸加到已有链的3′-端 DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有链的3′-端 为什么子链合成需要引物？ 13 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。 3’ 5’ DNA母链1 3’ 5’ DNA母链2 3’ 5’ 引物1 3’ 5’ 引物2 什么是引物？ 3’ 5’ DNA母链1 3’ 5’ DNA母链2 引物可以是DNA单链， 也可以为RNA单链， 细胞内的DNA复制通常以RNA单链为引物 细胞外（PCR）一般以DNA单链为引物 用于PCR的引物长度通常为20~30个核苷酸。 引物结合在模板链的3’端 14 PCR扩增仪 DNA分子电泳 15 仪器 一定量的模板DNA 引物 4中脱氧核苷酸dNTP 缓冲液 热稳定DNA聚合酶（Taq酶） Mg2+ 作为DNA复制的模板 使DNA聚合酶能从引物3′端开始连接脱氧核苷酸 作为合成DNA子链的原料 提供相对稳定的pH环境 催化合成DNA子链 真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活 DNA复制所需的基本条件 16 ATP与dATP在结构上有什么区别？dATP为什么能用作DNA复制的底物？ 如图所示，ATP结构中的五碳糖为核糖，而dATP结构中的五碳糖为脱氧核糖。 ATP转移掉两个磷酸基团后剩下的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，所以ATP是转录的底物；同理，dATP转移掉两个磷酸基团后剩下的结构就是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，所以dATP可以用作DNA复制的底物。 17 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