3.2基因工程的基本操作程序（第二课时）课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第三章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 （第二课时） 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。 耐高温的DNA聚合酶(Taq酶） 4种脱氧核苷酸（DNTP） 引物 待扩增的DNA片段（模板） 5’ 5’ 变性 复性 延伸 温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。 旧识回顾 3 二、基因表达载体的构建 1.基因表达载体的构建的目的？载体还需要哪些结构？各个元件有什么作用？ 2.目的基因插入什么位置？目的基因插入位点是随意的吗？ 3.请文字和箭头表示基因表达载体的构建过程。 4.使用一种DNA限制酶进行切割，是否只会得到一种重组DNA？如果不能，怎么改进？ 合作探究：请同学们自主阅读教材，小组合作思考讨论完成问题。 4 目录 02 二、基因表达载体的构建 二、基因表达载体的构建 问题: 获取了足够量的目的基因后，能直接把目的基因导入受体细胞吗？ 就算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 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？ 6 二、基因表达载体的构建 1.构建基因表达载体的目的 ①让基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代; ②使目的基因能够表达和发挥作用 思考：要各个元件有什么作用？ 2.基因表达载体的组成 构建基因表达载体是基因工程的核心。 7 二、基因表达载体的构建 目的基因：能控制表达所需要的特殊性状 (必须插到启动子和终止子之间) 复制原点： DNA复制的起始位点 终止子： 本质：有特殊序列结构的DNA片段 位置：基因的下游 功能：终止转录 四环素抗性基因、荧光蛋白基因等 启动子： 本质：有特殊序列结构的DNA片段 位置：基因的上游 功能：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 标记基因：作用为鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来 8 二、基因表达载体的构建 提问：目的基因该插入什么位置？ 目的基因插入位点不是随意的：基因表达载体需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入 ，若目的基因插入启动子部位，启动子将失去原功能。 启动子和终止子之间的部位 当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。 诱导型启动子： 诱导型启动子 诱导物 作用 激活或抑制 目的基因表达 诱导型启动子： 9 二、基因表达载体的构建 提问：辨析：“启动子与终止子”和“起始密码子与终止密码子”。 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) 提问：请文字和箭头表示基因表达载体的构建过程。 10 二、基因表达载体的构建 3.基因表达载体构建的过程： 质粒 载体 限制酶 目的基因 限制酶切割位点 限制酶切割位点 限制酶 在构建抗虫棉的基因表达载体时，首先会用一定的限制酶切割载体，使它出现一个切口 用同种限制酶或 能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段 DNA连接酶 重组 DNA分子 基因表达载体 （核心工作） 11 二、基因表达载体的构建 问题探讨： 1、使用一种限制酶进行切割（单酶切），是否只会得到目的基因与载体结合的这一种重组DNA？ 单酶切：选择一种限制酶同时对目的基因和质粒切割。 同尾酶：切割不同的DNA片段但产生相同末端的一类限制酶。 单酶切的缺点（效率不高）: ①质粒、目的基因自身环化； ②质粒与目的基因反向连接 正向连接 反向连接 1 2 2’ 1’ 2 2’ 1’ 1 12 二、基因表达载体的构建 问题探讨： 2、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？ 双酶切的优点: ① 防止质粒重新环化 ② 防止目的基因自身环化 ③ 防止质粒与目的基因反向连接 双酶切：选择两种不同的限