3.2基因工程的基本操作程序第一课时 课件（共25张PPT）2024-2025学年人教版（2019）高中生物学选择性必修3

(课件网) 3.2 基因工程的基本操作程序 本节聚焦 1、基因工程的基本操作程序主要包括哪几个步骤？ 2、基因工程操作的每一步涉及的技术和方法有哪些？ 第一课时 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？ 例如：培育转基因抗虫棉的简要过程 提取 棉花细胞(含抗虫基因) 苏云金芽孢杆菌 抗虫基因 与运载体DNA拼接 导入 普通棉花(无抗虫特性) 棉花植株(有抗虫特性) 基因工程的基本操作程序： 获：目的基因的筛选与获取 构：基因表达载体的构建 导：将目的基因导入受体细胞 检：目的基因的检测和鉴定 （核心） 从社会中来 一、目的基因的筛选与获取 1、目的基因的概念： 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相关的基因。 根据不同的需要，目的基因不同，主要是指编码蛋白质的基因。 如：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。 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 2. 筛选合适的目的基因（1） 已知结构和功能清晰 （2）利用测序技术、序列数据库（如GenBank）、序列对比工具（如BLAST）等，找到合适的目的基因。 测定：核酸和蛋白质序列 查找：存储和共享在序列数据库中的碱基顺序或氨基酸残基顺序及其注释信息。 比对：查询核酸序列（氨基酸序列）与数据库中的相似序列。 提取 苏云金芽孢杆菌 抗虫基因 ？ 快速获得大量抗虫基因 明确了目的基因后，该怎么获得它？ 3. 目的基因的获取方法 PCR 基因文库 适用于：较小且全部序列已知的目的基因。 例：我国首批转基因抗虫棉的培育使用 PCR基因扩增仪 PCR技术由穆里斯等人于1985年发明，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖。 什么是PCR？ 4. 利用PCR获取和扩增目的基因 （1）PCR: ①原理、②操作环境、③目的 ①原理 ②操作环境 ③目的 ④优点： 可以在短时间内大量扩增目的基因 ⑤实质： 在体外模拟体内DNA复制过程 p77 耐高温的DNA聚合酶 （Taq酶） DNA模板 引物（2种） 稳定的缓冲溶液 （一般添加Mg2+） ②PCR条件: 一.目的基因的筛选与获取 四种脱氧核苷酸(dNTP) 激活真核细胞和细菌的DNA聚合酶 3.利用PCR获取和扩增目的基因 什么是引物？引物的作用是什么？ 思考讨论 定义：引物是一小段能与DNA母链的一小段碱基序列互补配对的短单 链核酸。（长度通常为20-30个核苷酸） 作用：引物为DNA聚合酶提供了游离的3’端，使DNA聚合酶从3’端开 始拼接单个的核苷酸进行PCR扩增。 什么是引物？引物的作用是什么？ （2）PCR扩增过程 待扩增的DNA片段 引物 耐高温的DNA聚合酶 4种脱氧核苷酸 变性 温度上升到90℃以上，双链DNA解旋为单链 复性 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。 延伸 当温度上升到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，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。 （2）PCR扩增过程 第一轮循环的产物作为第二轮反应模板，经过变性、复性和延伸三步产生第二轮循环产物。 第二轮循环的产物作为第三轮反应模板，经过变性、复性和延伸三步产生第三轮循环产物。 （3）PCR小结 变性 复性 延伸 温度：90℃以上 过程：目的基因DNA双链受热变性后解聚为单链 温度：50℃左右 过程：两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 温度：72℃左右 过程：4种脱氧 ... ...