2024届高三生物一轮复习课件第十单元第36讲考点二 基因工程的基本操作程序

第十单元　生物技术与工程 第36讲 基因工程 重组DNA技术的基本工具 01 基因工程的基本操作程序 02 DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定(实验) 03 基因工程的应用和蛋白质工程 04 目录 考点二　 基因工程的基本操作程序 02 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。 目的基因主要是指编码蛋白质的基因 既可来自生物体本身，也可来自不同生物体 目的基因来源： 与生物抗逆性相关的基因 与生产药物相关的基因 与毒物降解相关的基因 与工业用酶相关的基因 实例 与优良品质相关的基因 （1）筛选合适的目的基因 1、目的基因的筛选与获取 ①目的基因： 从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选，是较为有效的方法之一。 遗传序列数据库和序列比对工具给筛选提供更多条件。 Bt基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因 掌握了Bt基因的序列信息 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 用苏云金杆菌制成的生物杀虫剂广泛用于防治棉花害虫已有多年历史 （1）筛选合适的目的基因 1、目的基因的筛选与获取 ②筛选目的基因的方法： （2）利用PCR获取和扩增目的基因 PCR：即聚合酶链式反应，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。 ①解旋：解旋酶催化（氢键断裂） 模板(母链) ②以母链为模板进行碱基互补配对 ③形成两个子代DNA 原理：DNA半保留复制 1、目的基因的筛选与获取 ①反应环境：缓冲溶液，提供合适的酸碱度和某些离子（如Mg2+）。 ②DNA母链：含目的基因，提供DNA复制的模板。 ③引物：2种，使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，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。 ④原料：四种脱氧核苷酸。 ⑤酶：耐高温的DNA聚合酶，催化合成子链，如Taq酶。注：PCR中解旋用高温代替。 PCR反应条件 激活真核细胞和细菌的DNA聚合酶 单链DNA或单链RNA （2）利用PCR获取和扩增目的基因 1、目的基因的筛选与获取 变性：温度超过90℃时，双链DNA解聚为单链。 复性：当温度下降到50℃左右，引物与单链DNA结合，形成局部双链。 延伸：温度上升到72℃左右，脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶作用下合成新的DNA链。 PCR的流程 可以在PCR扩增仪（PCR仪）中自动完成。 （2）利用PCR获取和扩增目的基因 1、目的基因的筛选与获取 使用琼脂糖凝胶电泳法 电泳：DNA分子在电场作用下发生迁移，越小的DNA片段距离出发点越远。片段相同的DNA分子会停留在相同的条带，因此可以鉴别PCR的产物是否为目的基因。 PCR结果检测 （2）利用PCR获取和扩增目的基因 1、目的基因的筛选与获取 将含有某物种不同基因的许多DNA片段，结合质粒导入到受体菌群体中储存，这个受体菌群就是该生物的基因文库。 基因组文库 ≈ 国家博物馆 包括某种生物的全部基因 部分基因文库 ≈ 市博物馆 包括某一种生物的部分基因 1、目的基因的筛选与获取 （3）通过构建基因文库获取目的基因 ①让基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代； ②同时使目的基因能够表达和发挥作用。 重组DNA分子 目的基因 标记基因 （抗性基因） 终止子 复制原点 一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因上游，紧挨转录的起始位点，是RNA聚合酶识别和结合的部位。能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。 启动子 一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因下游，使转录在所需要的地方停下来。 基因表达载体自我复制起始的一段序列。 2、基因表达载体的构建 （1）构建基因表达载体的目的 （2）基因表达载体的组成和功能 （3）基因表达载体的构建过程 首先用一定的限制酶切割载体，使它出现一个切口；然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段；再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处，这样就形成了一个重组DNA分子。 2、基因表达载体的构建 方法一：用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中。 方法二：也可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊。 ①花粉管通道法——我国科学家独创 3、将目的基因导入受体细胞 （1）受体细胞为植物细胞 当植物体到损伤时，伤口处分泌酚类吸引农杆菌，这时农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA（提前已经把目的基因嵌入）转移至受体细胞，并整合到受体细胞