3.2基因工程的基本操作程序（第一课时）课件 2023—2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第三章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 （第一课时） 1 目录 /CONTENTS 01 目的基因的筛选与获取 02 基因表达载体的构建 03 将目的基因导入受体细胞 04 目的基因的检测与鉴定 学习目标： 1.阐明基因工程的原理和基本操作程序。 2.针对人类生产或生活中的某一需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得某一转基因产品的方案。 3.尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。 新课导入 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吗？ 培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？ 转基因抗虫棉(使棉铃虫死亡，左)与非转基因抗虫棉(右) 3 新课导入 2.基因表达载体的构建 1.目的基因的筛选与获取 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 Ti质粒 重组DNA分子 将目的基因插入染色体DNA中 4 一、目的基因的筛选与获取 1.目的基因 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。 (2)实例： 与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。 (1)概念： 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。 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 那么，如何筛选目的基因呢？ 5 苏云金杆菌 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 棉花细胞 导入 抗虫棉 培育 一、目的基因的筛选与获取 6 目录 01 一、目的基因的筛选与获取 一、目的基因的筛选与获取 2.细胞的基因结构 基因通常是有遗传效应的DNA片段；能编码特定的蛋白质。 放大 DNA片段 编码区上游 编码区下游 能转录相应的mRNA， 进一步编码（翻译） 出蛋白质的DNA区段。 不能转录为相应的mRNA，不能编码蛋白质的区段 不能转录为相应的mRNA，不能编码蛋白质的区段 基因1 基因2 基因3 8 一、目的基因的筛选与获取 （1）原核细胞的基因结构 非编码区： 不转录，不编码蛋白质，含有能调控遗传信息表达的DNA序列。 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 启动子 终止子 连续的、不间隔的 编码区： 编码蛋白质的合成 非编码区： 启动子： 终止子： 位于基因上游，RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动基因转录出mRNA 位于基因下游，终止RNA的合成 9 一、目的基因的筛选与获取 （2）真核细胞的基因结构 编码区 非编码区 非编码区 编码区上游 编码区下游 间隔的、不连续的 外显子 内含子 启动子 终止子 编码区： 非编码区： 外显子： 能转录相应的mRNA，进一步能编码蛋白质的DNA序列 能转录相应的mRNA，但却不能编码蛋白质的DNA序列 内含子： 不编码蛋白质，能调控遗传信息表达 10 一、目的基因的筛选与获取 【总结】原核细胞与真核细胞的基因结构比较 不能编码蛋白质的序列： = 非编码区 原核生物的基因： 真核生物的基因： = 非编码区+内含子 原核细胞 真核细胞 不同点 编码区是 的 编码区是间隔的、 的 相同点 都由能够编码蛋白质的 和具有调控作用 的 区组成的 连续 不连续 编码区 非编码 11 一、目的基因的筛选与获取 3.目的基因的筛选 方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。 DNA测序仪 序列数据库（如GenBank） 核苷酸序列比对 氨基酸序列比对 序列比对工具（如BLAST） 明确了目的基因后，该怎么获得它? 12 一、目的基因的筛选与获取 （1）人工合成 在我国首批具有较高抗虫活性的转基因抗虫棉的培育过程中，科学家采用的是人工合成的方法。 前提： 基因比较小、核苷酸序列已知 通过DNA合成仪用化学方法直接合成 方法： DNA合成仪 3.目的基因的获取方法 蛋白质的 氨基酸序列 mRNA的 核苷酸序列 基因的 核苷酸序列 目的基因 推测 推测 化学合成 13 一、目的基因的筛选与获取 （2）基因文库获取 3.目的基因的获取方法 ①建立基因组文库 某生物所有DNA 特定的限制酶 基因组所有基因 每个基因和载体结合重组DNA分子 导入受体菌 基因组文库 14 一、目的基因的筛选与获取 （2）基因文