3.2 基因工程的基本操作程序-2023-2024学年高二生物下学期情境教学优质课件（人教版2019选择性必修3）

问题情境 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呢？ 中国抗虫棉纪实 转基因抗虫棉 普通棉花 之前我们了解了基因工程的基本工具，现在我们来使用这些工具培育我们想要的品种 1 基因工程的基本操作程序 与载体拼接 普通棉花 （无抗虫特性） 棉花细胞 抗虫棉 （有抗虫特性） 导入 抗虫基因 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 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的 检测与鉴定 培育转基因抗虫棉的简要过程 第二节 基因工程的基本操作程序 1.基因工程的基本操作程序主要包括哪几个步骤？ 2.基因工程操作的每一步涉及的技术和方法有哪些？ 3 目的基因的筛选与获取 目的基因： 用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。 主要是编码蛋白质的基因 △ 根据不同的需要， 目的基因是不同的 例如：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。 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 （1）原核生物基因 终止子：终止转录 非编码区 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聚合酶结合位点 转录起始的信号 终止子：终止RNA的合成 编码区：编码蛋白质的合成 4 目的基因的筛选与获取 非编码区 非编码区 编码区 与RNA聚合酶结合位点 外显子 内含子 1 2 3 4 5 加 工 mRNA前体 成熟mRNA 不能编码蛋白质的序列=内含子+非编码区序列 编码序列=外显子 1 2 3 4 5 启动子 终止子 （2）真核生物基因 转 录 目的基因的筛选与获取 　 科学工作者分离得到了基因，并将其解离成两条单链。现让其中一条链与由该基因转录而来的信使RNA杂交配对，结果如图所示。 原核生物编码区连续，真核生物编码区不连续 那么如何在基因海洋中筛选目的基因呢？ 6 目的基因的筛选与获取 目的基因的筛选：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。 DNA测序仪 明确了目的基因后，该怎么获得它? 序列数据库（如GenBank） 核苷酸序列比对 氨基酸序列比对 序列比对工具（如BLAST） 目的基因的筛选与获取 目的基因获取方法 利用PCR获取和扩增目的基因 从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选 通过DNA合成仪直接合成 从基因文库中获取 人工合成 目的基因的筛选与获取 ①建立基因组文库 某生物所有DNA 特定的限制酶 基因组所有基因 每个基因和载体结合重组DNA分子 导入受体菌 基因组文库 (1)从基因文库中直接获取 基因组文库：含有某种生物全部基因片段的重组DNA的克隆群体 9 目的基因的筛选与获取 ②建立cDNA基因文库 某种生物的成熟mRNA 单链DNA 双链DNA片段（cDNA） 导入受体菌中储存 cDNA文库 逆转录酶 DNA聚合酶 与载体连接 目的基因的筛选与获取 DNA合成仪 ①前提：基因比较小、核苷酸序列已知 ②方法：通过DNA合成仪用化学方法直接合成目的基因 (2)人工合成 目的基因的筛选与获取 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。 (3)利用PCR获取和扩增目的基因 目的基因的筛选与获取 苏云金杆菌 Bt基因 快速获得大量Bt基因 提取 PCR技术 PCR——聚合酶链式反应 PCR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。 优点，可短时间大量扩增目的基因 13 目的基因的筛选与获取 目的基因的筛选与获取 体内DNA复制要点回顾 条件 原料：游离的4种脱氧核苷酸（A、T、G、C） 模板：DNA的两条链 酶：解旋酶、DNA聚合酶等 能量：ATP 复制原则： 碱基互补配对原则（保证复制的准确进行） 目的基因的筛选与获取 体外DNA复制的条件 参与的组分 在PCR中的作用 前提条件 高温 模板DNA 4种脱氧核苷酸 耐高温的DNA聚合酶 引物 一定的缓冲溶液(Mg2＋) 打开DNA双链 提供DNA复制的模板 合成DNA子链的原料 催化合成DNA子链 主要是DNA单链或RNA,使耐高温的DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸 已知基因的核苷酸序列 提供合适的酸碱度和离子，DNA聚合酶需要Mg2＋激活 目的基因的筛选与获取 PCR过程 目的基因的筛选与获取 耐高温的DNA聚合酶