基因工程专题复习课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

天津市滨海新区大港油田第二中学 授课教师：诸葛春 授课时间：2025.5.28 审核：油田二中生物组 基因工程专题复习 ——转基因造“血”水稻的培育 天津市滨海新区大港油田第二中学 情境导入：造“血”水稻 3 人血清白蛋白：人体血浆中含量最高的蛋白质，是抢救休克、烧伤等危重病症时的重要的治疗药物。 情境导入：造“血”水稻 4 情境导入：造“血”水稻 普通水稻 造“血”水稻 基因工程技术 核心问题：如何利用基因工程技术培育出转基因造“血”水稻？ 人血清白蛋白 合成 5 学习目标 学习目标 1、通过设计培育转基因造“血”水稻的技术路线图，能够用流程图概括基因工程的基本操作程序，形成单元大概念“基因工程赋予生物新的遗传特性”，发展科学思维和科学探究能力，提高解决问题的能力。 2、通过对pCAMBIA1302载体中多个限制酶的筛选，能够选择合适的酶切方案构建基因表达载体，总结限制酶的选择方法，提高归纳与概括能力、逻辑思维能力与知识的迁移能力。 3、通过模拟单酶切法和双酶切法构建基因表达载体的过程，分析两种方法产生的结果，体会双酶切法的优势。 4、通过辩论转基因生物的利与弊，能够以理性的态度对待基因工程技术的研发和应用，认同我国科研工作者在基因工程领域取得的成就。 6 导入筛选 农杆菌 导入筛选 植物细胞 任务一：设计培育转基因造“血”水稻的技术路线图 活动1：阅读资料，小组讨论，设计培育转基因造“血”水稻的技术路线图。 资料：人血清白蛋白（HSA）主要由ALB 基因编码，ALB 基因全长约16.5 kb。 [1] 目的基因的筛选和获取 [2] 基因表达载体的构建 [3] 将目的基因导入受体细胞 [4] 目的基因的检测与鉴定 7 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 获取目的基因的方法： 人工合成 PCR 基因文库 前提 获取序列信息 设计引物 PCR扩增 如何获取目的基因（ALB 基因）？ 问题： GeneBank GeneCards （一）目的基因的筛选与获取 8 AI 让科学探索更高效，科学进步依赖于技术迭代。 AI助学小伙伴 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 （一）目的基因的筛选与获取 9 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 （二）基因表达载体的构建 基因表达载体由哪些结构组成？它们的功能分别是什么？ 问题： 目的基因 启动子 终止子 复制原点 标记基因 启动转录 终止转录 筛选重组质粒 复制起始点 10 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 （二）基因表达载体的构建 如何构建基因表达载体？ 问题： 质粒 限制酶 限制酶 DNA 连接酶 同种限制酶或产生相同黏性末端的限制酶切割 重组 DNA分子 限制酶切割位点 目的基因 限制酶切割位点 11 复制原点 ZraⅠ NcoⅠ SpeⅠ MauBⅠ 终止子 复制相关元件 潮霉素 抗性基因 卡那霉素 抗性基因 终止信号 启动子 绿色荧光蛋白基因 PastⅠ 复制原点 T-DNA BastBⅠ ALB 基因 NcoⅠ SpeⅠ BastBⅠ SacI KpnⅠ SpeⅠ ZraⅠ NcoⅠ SpeⅠ GAC GTC CTG CAG C CATGG GGTAC C A CTAGT TGATC A BastBⅠ MauBⅠ PastⅠ TT CGAA AAGC TT GATC CTAG CTGCA G G ACGTC 酶切质粒和基因时，可行的限制酶选择方案是什么？ 问题： 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 （二）基因表达载体的构建 12 活动3：小组合作，利用卡纸模拟基因表达载体构建过程。 方案一：用SpeⅠ进行单酶切 方案二：用SpeⅠ和BastBⅠ进行双酶切 活动2：小组讨论，设计可行的限制酶选择方案。 限制酶 DNA连接酶 ALB 基因 pCAMBIA1302载体 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 （二）基因表达载体的构建 13 方案一：用SpeⅠ进行单酶切 方案二：用SpeⅠ和BastBⅠ进行双酶切 基因与载体正向连接 基因与载体反向连接 基因自身环化 载体自身环化 非目标产物 准确性高！ 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 （二）基因表达载体的构建 14 复制原点 ZraⅠ NcoⅠ SpeⅠ MauBⅠ 终止子 复制相关元件 潮霉素 抗性基因 卡那霉素 抗性基因 终止信号 启动子 绿色荧光蛋白基因 PastⅠ 复制原点 T-DNA BastBⅠ 根据实验的需求， 进行综合考虑， 合理的选择限制酶。 限制酶的选择原则： ①确保出现相同的黏性末端 ②切割目的基因时：不破坏目的基因 ③切割载体时：保留启动子、终止子、复制原点以及至少保留一个标记基因 ④为提高重组效率，优先考虑双酶切法 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 （二）基因表达载体的构建 15 （三）将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入受体细胞的方法 将目的基因导入 植物细胞 将目的基因导入 动物细胞 将目的基因导入 微生物细胞 农杆菌转化法 花粉管通道法 ——Ca2+处理法 ——显微注射法 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 16 含ALB 基因的重组Ti质粒 农杆菌 水稻细胞 导入 侵染 活动4：自主思考，筛选过程中分别选用哪种抗生素？ 卡纳霉素筛选 潮霉素筛选 含重组Ti质粒的农杆菌 转基因植物细胞 染色体DNA 资料：潮霉素通过抑制原核生物和真核生物的蛋白质翻译发挥作用，但许多农杆菌菌株对潮霉素具有天然耐药性。 （三）将目的基因导入受体细胞 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 17 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 （四）目的基因的检测与鉴定 PCR 抗原抗体杂交法 合成的人血清白蛋白活性 18 造“血”水稻 转基因造“血”水稻的培育过程 基因工程的哪一环节起核心作用？ 问题： 基因表达载体的构建 核心工作 任务二：培育转基因造“血”水稻的基本操作程序 19 田野里的生命工厂 打开潘多拉魔盒 利 弊 活动5：辩论 转基因生物的利大于弊 or 弊大于利 创新先锋队 安全守护团 VS 任务三：“转基因生物的利与弊”辩论会 20 科技 制度 既要勇于创新，又要如履薄冰 17年 任务三：“转基因生物的利与弊”辩论会 21 知识演练 科学家已将从苏云金芽孢杆菌中分离出来的编码苏云金芽孢杆菌 Bt 毒蛋白的基因导入棉细胞，培育出了抗虫棉。下图是抗虫棉的培育过程。 （1）如图所示抗虫棉的培育过程中目的基因是 ，所涉及的载体是__________。 切取目的基因与切割载体往往用不同的限制酶进行酶切，原因是 。 （2）构建的基因表达载体还需要 元件。 （3）在该抗虫棉培育实例中，采用____________法导入目的基因，由于所用载体具有 等特点，目的基因可以整合到抗虫棉染色体 DNA 上。 （5）该实例中，检测目的基因是否成功表达的常见方法有 （写两种） Bt毒蛋白基因 Ti质粒 可以避免基因自身环化、载体自身环化、 基因与载体反向连接 启动子、终止子、复制原点、标记基因 农杆菌转化法 T-DNA 可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体 DNA 上 抗原抗体杂交法、抗虫接种实验 22 课后作业 基础作业：完成智慧中小学平台基础组练习题。 提升作业：1.完成智慧中小学平台提升组练习题。 2.思考：培养转基因农作物通常把目的基因导入叶绿体基因组，目的是什么？ 拓展作业：查找资料，攥写《转基因水稻的风险防控方案》，上传智慧中小学平台。 作业 智慧中小学AI智能体 23 $$