3.2.1 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

抗虫棉花 PCR体外扩增仪 电泳结果图 显微注射技术 3.2.1 基因工程的基本操作程序 1 学习目标 1.结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序（科学思维）。 2.针对人类生产和生活的某一需求，选取适当的基因工程技术和方法，尝试设计获得某一转基因产品的方案（科学探究）。 3.尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物（科学探究）。 学习重难点 教学重点： 基因工程基本操作程序的四个步骤； DNA片段的扩增及电泳鉴定。 教学难点： 利用PCR获取和扩增目的基因； DNA片段的扩增及电泳鉴定。 从社会中来 《一切成果都是为国分忧为民解难》节选 郭三堆 　　20世纪90年代初，我国棉铃虫连年大暴发，导致整个国家出现“棉荒”，纺织业几乎崩溃。此刻，美国孟山都公司已于1991年研制出Bt抗虫棉，我国相关部门与孟山都几经谈判，都因为对方条件苛刻，终至谈判破裂。为了我国农业的发展和安全，为了不受制于人，我们必须有自主知识产权的抗虫棉。 1991年，国家“863”计划正式启动了棉花抗虫基因工程育种研究，中国作为植棉大国无抗虫棉的历史从这一刻开始被改写。经过不懈努力，单价基因抗虫棉、双价基因抗虫棉、三系杂交抗虫棉相继研发成功。这些成果，不仅打破了美国的垄断，保护了民族利益，而且为我国农业高新技术在国际竞争中争得了一席之地。 2014年5月14日《农民日报》 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。你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么？培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？ 从社会中来 培育转基因抗虫棉主要需要4个步骤： 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 目的基因的筛选与获取 转基因 抗虫棉 PART 01 目的基因的筛选与获取 ● 目的基因 ● 目的基因的筛选 ● 目的基因的获取 目的基因 什么是目的基因？ 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，主要指编码蛋白质的基因。 概念 实例 苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白）杀死棉铃虫。科学家将该细菌的杀虫基因转入棉花中，从而使棉花也能产生Bt抗虫蛋白，抵抗虫害。 编码Bt抗虫蛋白的Bt基因就是目的基因。 筛选合适的目的基因 苏云金杆菌制成的生物杀虫剂已广泛使用多年； 研究表明苏云金杆菌杀虫与Bt基因有关； 科学家对Bt基因和Bt基因表达的蛋白有较深了解。 为什么要进行目的基因的筛选与获取？如何筛选？ 结合基因工程概念，有了目的基因我们才能赋予一种生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的生物类型或产品。 筛选方法 从已知结构和功能清晰的基因中进行筛选较为有效。 应用实例 筛选合适的目的基因 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。Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才表现毒性，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抗虫蛋白对人畜不会产生不良影响。 苏云金杆菌制成的生物杀虫剂广泛用于防治棉花虫害已有多年。 Bt抗虫蛋白对人和其他动物是否有害？ 在基因工程操作前应充分考虑目的基因的安全性等问题！ 目的基因的获取 获取目的基因的方法有多种。 逆转录法：以目的基因转录成的mRNA为模版，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。 方法一：人工合成目的基因 人工合成法：根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对的原则，推测出它的基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。 第一步 第二步 第三步 第四步 根据已知的部分核苷酸序列扩增并进行标记 将基因文库中所有菌落DNA与标记的片段杂交 找出杂交呈阳性斑点，对应相应的细菌 从对应的细菌中提取目的基因 目的基因的获取 方法二：基因文库法 根据基因的部分核苷酸序列获取目的基因的为例： 目的基因的获取 1.从生物组织中提取DNA（见第一节中DNA的粗提取）； 方法三：从生物组织中直接获取 2.对提取的DNA进行纯化； 3.根据目的基因序列设计引物，利用PCR技术扩增目的基因。 PCR技术是一种在DNA聚合酶作用下体外大量扩增特异DNA片段的技术。该技术由穆里斯等人于1985年发明，穆里斯于1993年获得了诺贝尔化学奖。 PART 02 利用PCR获取和扩增目的基因 ● PCR技术所需的条件 ● PCR反应过程示意图 ● PCR扩增&DNA复制 PCR