3.2 基因工程的基本操作程序-2023-2024学年高二生物同步备课优质课件（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 目标 01 02 03 针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。 （科学探究） 结合实例，采用文字和图示方式说明基因工程的基本操作程序。（科学思维） 学习目标 运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等（生命观念） 2 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？ 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。 非转基因抗虫棉 转基因抗虫棉 培育转基因抗虫棉的四个步骤 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 基因工程操作的每一步涉及的技术和方法有哪些？ 一、目的基因的筛选与获取 （一）目的基因： 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。 2.实例： 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.概念： (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) 苏云金芽孢杆菌 产生 Bt基因 伴胞晶体蛋白 (Bt抗虫蛋白) 表达 破坏鳞翅目昆虫的消化系统 杀死棉铃虫 导入 抗虫棉 培育 棉花细胞 这里的“杀虫基因”就是目的基因，那么，如何筛选目的基因呢？ 目的基因 核DNA 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。科学家将“杀虫基因”转入棉花中，棉花产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。 目的基因--Bt抗虫蛋白基因 请同学们自主阅读教材P76-77，思考并回答下列问题： 一、目的基因的筛选与获取 1.如何筛选目的基因呢？ 2.为什么培育转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt基因？ 3.Bt基因的杀虫机理是怎样的？ 4.抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？为什么？ 一、目的基因的筛选与获取 筛选方法 从相关的 已知结构 和功能清晰 的基因中进行筛选 已知结构 科学家掌握了Bt基因的序列信息。 功能清晰 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。 （二）筛选合适目的基因： 一、目的基因的筛选与获取 （二）筛选合适目的基因： 测序技术 序列数据库 序列比对工具 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 一、目的基因的筛选与获取 先对目的基因进行扩增 获取一个Bt基因之后，是否就该立即开始准备转基因操作？ 抗虫基因 快速获得大量抗虫基因 苏云金杆菌 提取 一、目的基因的筛选与获取 请同学们自主阅读教材P76-77，思考并回答下列问题： 1.总结出PCR的概念、提出者、原理、目的、优点。 2.结合体内DNA复制过程，思考PCR的进行需要哪些条件？所需设备是什么？ 3.构建出PCR的大致过程。 4.PCR扩增为什么需要引物？ 5.如何对产物进行鉴定？ 6. PCR技术与DNA复制过程比较？ 一、目的基因的筛选与获取 （三）利用PCR获取和扩增目的基因： 提取 ？ 苏云金芽孢杆菌 抗虫基因 快速获得大量抗虫基因 PCR需要什么条件呢？先来回顾DNA的复制！ PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，通过在体外提供参与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。 模板： 游离的脱氧 核苷酸(A、T、G、C) 体内DNA复制要点回顾 (1)条 件 酶： 能量： (2)复制原则： 碱基互补配对原则 （保证复制的准确进行） DNA聚合酶 DNA解旋酶 复制分叉 子链 DNA模板链 DNA聚合酶 DNA模板链 子链 DNA DNA的两条链 原料： ATP DNA解旋酶 DNA聚合酶等 一、目的基因的筛选与获取 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 1.所需的基本条件 （三）利用PCR获取和扩增目的基因： 一、目的基因的筛选与获取 PCR扩增仪 DNA分子电泳 2.所需设备 （三）利用PCR获取和扩增目的基