3.2 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（2019）选择性必修3

基因工程的基本操作程序 二、基因表达载体的构建 思考·讨论 获得了足量的Bt基因后，是否能直接将Bt基因导入棉花细胞？ 即使可以进行转录和翻译成蛋白质，游离的DNA片段也无法随着细胞分裂进行复制，导致子代细胞不再含有目的基因。 游离的DNA片段进入受体细胞，一般会直接被分解。 不能 那怎样才能让基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代呢？ 二、基因表达载体的构建 1. 构建的目的 （1）让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）同时使目的基因能够表达和发挥作用。 基因表达载体的构建（基因工程的核心工作） 基因表达载体 抗虫基因 与载体拼接 二、基因表达载体的构建 2. 载体组成 （1）启动子： ①本质：一段有特殊序列结构的 片段。 DNA ②位置：位于基因的 ， 紧挨 。 上游 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。 表达载体 启动子 目的基因 终止子 复制原点 标记基因 二、基因表达载体的构建 诱导型启动子 诱导物 作用 目的基因表达 激活或抑制 ④诱导型启动子：有时为了满足需要，在载体中人工构建诱导型启动子，当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。 二、基因表达载体的构建 （2）终止子： ①本质：一段有特殊序列结构的 片段。 DNA ②位置：位于基因的 。 下游 ③功能：使转录在所需要的地方停下来。 （3）标记基因： 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。 启动子 终止子 标记基因 复制原点 目的基因 二、基因表达载体的构建 （4）目的基因： 主要是指编码蛋白质的基因，能控制表达所需要的特殊性状，如Bt基因。 （5）复制原点： DNA复制的起始位点。 注意：目的基因必须插入到 与 之间。 启动子 终止子 二、基因表达载体的构建 （1）首先用一定的 切割载体（质粒），使它出现一个切口。 限制酶 3. 构建过程 二、基因表达载体的构建 （2）然后用 限制酶或能产生 末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段。 同种 相同 二、基因表达载体的构建 （3）再利用 将含目的基因的DNA片段拼接到 的切口处，这样就形成了一个重组DNA分子（基因表达载体）。 DNA连接酶 载体 二、基因表达载体的构建 问题：使用同种限制酶进行切割，共有几种连接情况? 思考 • 讨论 用同种限制酶切割（单酶切）载体和目的基因有什么缺点? 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 正向连接 反向连接 1 1’ 2 2’ 1 2 2’ 1’ 2 2’ 1’ 1 ①质粒、目的基因会发生自身环化连接 ②质粒与目的基因会发生反向连接 二、基因表达载体的构建 用两种限制酶切割（双酶切）质粒和含有目的基因的DNA片段。 限制酶a切割 a b DNA连接酶 连接 限制酶b切割 限制酶a切割 限制酶b切割 a b 思考 • 讨论如何防止目的基因和质粒的自身环化以及目的基因的反向连接？ 二、基因表达载体的构建 4. 限制酶的选择原则 （1）不破坏目的基因：切点应位于目的基因两端，如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。 （2）保留标记基因、启动子、终止子、复制原点：所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。 二、基因表达载体的构建 （3）确保出现相同黏性末端原则：切割目的基因与质粒所选的限制酶应产生相同的黏性末端。 ①可以选择与切割目的基因相同的限制酶切割质粒，如图中PstⅠ。 二、基因表达载体的构建 （3）确保出现相同黏性末端原则： ②为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接（或为了保证目的基因和质粒发生定向连接），应使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。 二、基因表达载体的构建 三、将目的基因导入受体细胞 1. 将目的基因导入植物细胞 （1）花粉管通道法（我国科学家独创） ①受体细胞： 萌发的花粉管 柱头 花柱 子房 胚囊 卵细胞 受精卵 三、将目的基因导入受体细胞 （1）花粉管通道法（我国科学家独创） ②操作方式 Ⅰ. 用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中。 含目的基因的DNA溶液 外源DNA进入受精卵，并进行随机整合。 子房 三、将