3.2 基因工程的基本操作程序（第2课时）- 【生物讲堂】2023-2024学年高二生物同步备课课件（人教版2019选择性必修3）

聚焦 学习目标： 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？ 第2 节 基因工程的基本操作程序 位于基因的______，紧挨__________________。 二.基因表达载体的构建 1.构建原因 1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。 2)使目的基因能够表达和发挥作用。 2.组成 终止子 启动子 目的基因 标记基因 复制原点 基因 表达载体 当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。 1)启动子 一段有特殊序列结构的_______片段。 ①本质： ②位置： 转录的起始位点 ③功能： RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。 诱导型启动子： （核心） 一段有特殊序列结构的_______片段。 DNA 位于基因的_______。 下游 使转录在所需要的地方停下来。 ①作用： 便于重组DNA分子的筛选。 ②常见类型： 抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等。 DNA复制的起始位点。 注意：目的基因必须插入到 与 之间。 2)终止子 ①本质： ②位置： ③功能： 3)标记基因 4)目的基因 5)复制原点 启动子 终止子 编码蛋白质的基因，能控制表达所需要的特殊性状；如Bt基因。 终止子 启动子 目的基因 标记基因 复制原点 基因 表达载体 启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比 项目 启动子 终止子 起始密码子 终止密码子 本质 位置 目的基因上游 目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端 功能 DNA DNA mRNA mRNA RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 使转录在所需要的地方停下来 翻译的起始信号(编码氨基酸) 翻译的结束信号(不编码氨基酸) 重组 DNA分子 DNA连接酶 获取目的基因 限制酶 目的基因 限制酶切割位点 基因表达载体构建模式图 限制酶 启动子 限制酶切割位点 终止子 标记基因 复制原点 质粒 同种限制酶或能产生相同末端的限制酶 3.构建过程 1)单酶切法 目的基因 单酶切的方法缺陷是什么？ 3.构建过程 载体 目的基因 自连 片段间的连接 目的基因自连 质粒自连 目的基因与质粒连接 目的基因与目的基因连接 质粒与质粒连接 反向连接 1 1’ 2 2’ 1 2 2’ 1’ 2 1’ 1 2’ 正向连接 1)单酶切法 3.构建过程 2)双酶切法 双酶切的优点: ① 防止质粒重新环化 ② 防止质粒与目的基因反向连接 ③ 防止目的基因自身环化 选择两种不同的限制酶同时对目的基因和质粒切割 知识扩展：限制酶的选择原则 (3)确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶切割质粒，如图中 ；为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图也可选择 和 两种限制酶。 (1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择 ，而不选择 。 (2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择 。 PstⅠ SmaⅠ SmaⅠ PstⅠ PstⅠ EcoRⅠ 导入植物细胞 导入动物细胞 导入微生物细胞 农杆菌转化法（常用） 基因枪法（单子叶植物常用） 花粉管通道法 1.方法 ——显微注射法 —— Ca2+转化法 （我国科学家独创） 三.将目的基因导入受体细胞 基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。（单子叶植物常用，但成本较高） 花粉 外源DNA 花粉管 子房 胚珠 1)花粉管通道法 ①用_____________将_________________________直接注入______中； 微量注射器 含目的基因的DNA溶液 子房 ② 在植物受粉后的一定时间内，剪去______，将____________滴加在___________上，使目的基因借助_____________进入_______； 柱头 DNA溶液 花柱切面 花粉管通道 胚囊 受体细胞： 受精卵 子房 花粉 柱头 花粉管 精子 卵细胞 胚囊 植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊。 简便经济，但要求花朵较大 2)农杆菌转化法（采用最多） ①转化： 目的基因进入___________内，并且在受体细胞内维持_______和_______的过程。 受体细胞 稳定 表达 ②农杆菌特点 ③利用农杆菌进行转化的思路： a. 能在自然条件下侵染_____________和__