3.2基因工程的基本操作程序课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦基因工程基本操作程序，以抗虫棉培育为实例导入，系统梳理目的基因筛选与获取、表达载体构建、导入受体细胞及检测鉴定四步骤，搭建从具体实例到原理方法的知识支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过PCR技术步骤分解、双酶切对比等培养分析归纳能力，结合电泳鉴定实验体现实践操作，助力学生形成结构与功能观，教师可借此提升教学直观性与学生理解深度。

基因工程 第二节 基因工程的基本操作程序 基因工程的基本操作程序 一 目的基因的筛选与获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 苏云 金杆菌 Bt基因 普通棉 花细胞 抗虫棉 提取 导入 表达 + 载体 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 目的基因：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 主要指编码蛋白质的基因 苏云 金杆菌 Bt基因 普通棉 花细胞 抗虫棉 提取 导入 表达 + 载体 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 筛选：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 利用PCR技术获取和扩增目的基因 PCR：聚合酶链式反应，在体外对目的基因的核苷酸序列 进行大量复制的技术 原理：DNA半保留复制 反应场所：体外环境，一定的缓冲液中进行 （添加Mg2+） 真核细胞和细菌的DNA聚合酶需要Mg2+激活。 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 利用PCR技术获取和扩增目的基因 反应条件 体内DNA复制 PCR 目的 模板 提供复制模板 原料 合成子链的原料 能量 为复制提供能量 酶 打开DNA双链 催化合成子链DNA 其它 DNA的两条链 4种脱氧核苷酸 ATP 解旋酶 DNA聚合酶 引物 含目的基因的双链DNA dNTP(dATP、dTTP、 dCTP、dGTP） 高温解旋 耐高温的DNA聚合酶 人工合成的1对引物 引物：是指能与DNA母链一段碱基序列互补配对的一小段DNA或RNA。 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸。 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 利用PCR技术获取和扩增目的基因 第一步：变性 当温度超过90。C以上时，氢键断裂，双链DNA解聚为两条单链DNA 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 利用PCR技术获取和扩增目的基因 第二步：复性 当温度下降到50。C左右时， 2种引物通过碱基互补配对 与两条单链DNA结合。 思考：引物结合在模板链的 什么位置？ 引物结合在DNA模板链 3'端位置，引导子链从 5'端→3'端方向复制。 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 利用PCR技术获取和扩增目的基因 第三步：延伸 当温度上升到72。C左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。 思考：Taq酶结合在引物的 3’还是5’端？？ 3’端 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 利用PCR技术获取和扩增目的基因 基因工程的基本操作程序 一 1、目的基因的筛选与获取 利用PCR技术获取和扩增目的基因 利用PCR技术扩增目的基因，在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段(即出现完整的目的基因)？所占比例？ PCR中引物设计须遵循哪些原则？ ①引物与一段已知目的基因的核苷酸序列互补配对 ②引物长度要适宜 ③引物5'端可以修饰（添加限制酶识别序列），3'端不可修饰 ④引物自身及引物之间不应存在互补序列 ⑤引物GC含量要适宜 基因工程的基本操作程序 一 PCR产物的鉴定 PCR过程可以在PCR扩增仪中自动完成，完成以后 常采用 琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物 基因工程的基本操作程序 一 DNA分子具有可解离的基团，在一定的PH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷，在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。 PCR产物的鉴定 基因工程的基本操作程序 一 基因工程的基本操作程序 一 2、构建基因表达载体 为什么不能直接将目的基因导入受体细胞？ ①游离的DNA进入细胞后，一般会直接被分解。 ②就算没有被破坏且能进行转录和翻译，游离的DNA也无法跟着细胞分裂进行复制，导致子代细胞中不再含有目的基因。 核心工作 （1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，且可以遗传给下一代； （2）使目的基因能够在受体细胞中表达和发挥作用。 基因工程的基本操作程序 一 基因表达载体的组成： 2、构建基因表达载体 启动子： 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。 复制原点： DNA复制的起始位点 标记基因： 便于重组DNA分子的筛选 目的基因： 能控制表达所需要的特殊性状 终止子： 位置：基因的下游 功能：终止转录。 基因工程的基本操作程序 一 如何防止目的基因和载体的自身环化和反向连接？ 选择两种不同的限制酶同时对目的基因和质粒切割（双酶切） ①切割目的基因时，能切下目的基因且不破坏目的基因。 ②切割质粒时不破坏质粒上的关键因子（复制原点、启动子、终止子），至少保留一个完整的标记基因，便于筛选 ③保证目的基因和质粒唯一方向连接，需使用双酶切。 ④目的基因和质粒上存在相同的两种酶切位点或同尾酶切点。 限制酶的选择原则 2、构建基因表达载体 基因工程的基本操作程序 一 3、将目的基因导入受体细胞 （1）目的基因导入植物细胞 法一：用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中 法二：在植物受粉后一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴在花柱切面，使目的基因通过花粉管通道进入胚囊。 利用植物授粉后形成的天然花粉管通道，将外源基因携带进入胚囊，此时的受精卵未形成细胞壁，且正在进行活跃的DNA复制，容易将外源DNA片段整合到受体基因组中。 操作简单、技术成本低，免去了组织培养以及诱导再生植株的全套人工培养过程。 基因工程的基本操作程序 一 3、将目的基因导入受体细胞 （1）目的基因导入植物细胞 （采用最多） 转化：指目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内稳定维持和 表达的过程。 a. 能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力； b. 农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上； 基因工程的基本操作程序 一 3、将目的基因导入受体细胞 （1）目的基因导入植物细胞 将目的基因拼接到 Ti 质粒的 T-DNA上 2次导入、2次拼接 基因工程的基本操作程序 一 3、将目的基因导入受体细胞 （2）目的基因导入动物细胞 常用方法： 受体细胞: 显微注射法 受精卵 体积大，易操作； 全能性高，易培养成完整个体 基因工程的基本操作程序 一 3、将目的基因导入受体细胞 （3）目的基因导入微生物细胞 常用方法： 受体细胞: Ca2+处理法 常用原核细胞 生理结构和遗传物质简单， 生长繁殖快， 对环境因素敏感， 容易进行遗传物质操作 （其中以大肠杆菌应用最为广泛） 基因工程的基本操作程序 一 4、目的基因的检测与鉴定 检测目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性 检测目的基因是否插入受体细胞的染色体DNA上 检测目的基因是否转录出mRNA 检测目的基因是否翻译成蛋白质 鉴定生物是否表现出相关性状 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf58.46.101 $