基因工程的操作程序课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第2节

基因工程的基本操作程序(第1课时)一条小虫引发的科技大战

——中国农科院棉花研究所开发抗虫棉纪实课本P76.

从社会中来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。转基因抗虫棉非转基因抗虫棉转基因抗虫棉非转基因抗虫棉以转基因抗虫棉为例学习基因工程的基本操作程序转基因抗虫棉与载体拼接（普通棉花）棉花细胞转基因抗虫棉导入抗虫基因重组DNA分子1.目的基因的筛选与获取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

检测与鉴定第一步：目的基因的筛选与获取一）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。1）概念主要指的是编码蛋白质的基因。编码区非编码区非编码区原核细胞的DNA启动子真核细胞的DNA基因外显子内含子终止子补充基因的结构

编码区：能转录为mRNA,能编码蛋白质非编码区：不能编码蛋白质，但能调控遗传信息的表达。

外显子：能转录为mRNA，能编码蛋白质的序列。内含子：能转录为mRNA，不能编码蛋白质的序列。真核细胞DNA编码区真核细胞基因中的非编码序列：包括非编码区和内含子+转录加工mRNA前体成熟mRNA编码区非编码区非编码区内含子相应的转录区段被剪切掉真核细胞的DNA第一步：目的基因的筛选与获取一）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。1）概念2）实例主要指的是编码蛋白质的基因。与生物抗逆性、生产药物、毒物降解、工业用酶等相关的基因。抗虫基因、抗病基因、抗除草剂基因等人胰岛素基因、人干扰素基因等资料：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。目的基因第一步：目的基因的筛选与获取资料：胰岛素是治疗糖尿病的特效药。健康人含有胰岛素基因，能表达胰岛素，从而降低血糖浓度。大肠杆菌本身不具有胰岛素基因。1978年，科学家将编码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌表达重组人胰岛素。目的基因二）筛选合适的目的基因第一步：目的基因的筛选与获取苏云金杆菌制成杀虫剂掌握目的基因的功能掌握目的基因的结构防治棉花害虫发现杀虫作用与Bt基因有关掌握Bt基因的序列深入了解Bt基因的表达产物(Bt抗虫蛋白)从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。Bt基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因

Bt抗虫蛋白会对人畜产生不良影响吗？

P77相关信息：___________________________

当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体。因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。提高农作物抗盐碱和抗干旱能力的目的基因是（）A．调节细胞渗透压的基因B．抗除草剂基因C．抗冻蛋白基因D．抗虫基因A×√××测序技术序列数据库(如GenBank)序列比对工具(如BLAST)测定核酸和蛋白质序列以碱基顺序或氨基酸顺序为基本内容的分子生物信息数据库把感兴趣的序列跟已经存在的序列数据库进行比较的工具。通过比对识别相关的序列，从而能获得目的基因和蛋白质的功能。第一步：目的基因的筛选与获取三）目的基因的获取2、基因较小，序列已知人工合成

早期培育转基因抗虫棉时，科学家通过人工合成的方法获得了Bt基因。

目前，人们已经根据化学法合成DNA的原理，设计生产了DNA自动合成仪。1、从基因文库中获取P82第一步：目的基因的筛选与获取3、利用PCR技术特异性快速扩增目的基因（教材P77）

①概念PCR是_______________的缩写，是在____提供参与DNA复制的________与________，对____________________进行___________的技术；②原理：_______________③前提：_____________________________________________聚合酶链式反应体外各种组分反应条件目的基因的核苷酸序列大量复制DNA半保留复制有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成引物三）目的基因的获取知识回顾：DNA复制①解旋：在ATP的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氢键②合成子链：游离的脱氧核苷酸按碱基互补配对原则与两条母链的碱基配对，在DNA聚合酶的催化下,形成磷酸二酯键，合成脱氧核苷酸链。知识回顾：DNA复制CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP知识回顾：DNA复制②合成子链：游离的脱氧核苷酸按碱基互补配对原则与两条母链的碱基配对，在DNA聚合酶的催化下,形成磷酸二酯键，合成脱氧核苷酸链。③形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'知识回顾：DNA复制是一小段能

________的短单链核酸。用于PCR的引物通常为20~30个核苷酸。引物:（P77相关信息）与DNA母链的一段碱基序列互补配对5/3/3/5/5/3/引物Ⅱ5/3/引物Ⅰ为什么需要引物:使DNA聚合酶能够从引物的3＇端开始连接脱氧核苷酸(DNA聚合酶能从头开始合成子链,只能只能从引物的3'端延伸DNA链。)引物的作用:子链的合成方向：5’→3’5/3/3/5/5/3/引物Ⅱ5/3/引物Ⅰ表3-1DNA复制所需的基本条件参与的组分在DNA复制中的作用

打开DNA双链DNA母链提供DNA复制的模板合成DNA子链的原料催化合成DNA子链使DNA聚合酶能够从引物的___端开始连接脱氧核苷酸3'解旋酶4种脱氧核苷酸（体外用

代替）(体外用

，

）

耐高温的DNA聚合酶引物DNA聚合酶高温①DNA模板、③4种脱氧核苷酸、②2种引物、④耐高温的DNA聚合酶。PCR反应基本条件：⑤缓冲溶液（一般添加_____）P77相关信息Mg2+①变性：

以上时，目的基因DNA受热

解聚为

；90℃变性单链（教材P78-79）PCR反应的过程：①变性：②复性：

以上时，目的基因DNA受热

解聚为

；90℃变性单链

左右时，两种引物通过碱基互补配对，与两条单链结合50℃（教材P78-79）PCR反应的过程：①变性：②复性：③延伸：

以上时，目的基因DNA受热

解聚为

；90℃变性单链

左右时，引物与单链相应结合50℃

左右时，以_________为模板在__________________作用下根据____________原则合成新的DNA链72℃单链DNA耐高温的DNA聚合酶碱基互补配对（教材P78-79）PCR反应的过程：①变性：②复性：③延伸：

以上时，目的基因DNA受热

解聚为

；90℃变性单链

左右时，引物与单链相应结合50℃

左右时，以_________为模板在__________________作用下根据____________原则合成新的DNA链72℃单链DNA循环：耐高温的DNA聚合酶碱基互补配对上一轮循环的产物作为下一轮反应模板，经过变性、复性和延伸三步产生下一轮循环产物。旁栏思考：用PCR可以扩增mRNA吗？mRNA不可以直接扩增，需要逆转录成cDNA再进行扩增（教材P78-79）PCR反应的过程：905072℃变性3`5`5`3`PCR反应的过程：905072℃复性PCR反应的过程：905072℃延伸PCR反应的过程：905072℃变性PCR反应的过程：905072℃复性PCR反应的过程：905072℃延伸PCR反应的过程：905072℃变性PCR反应的过程：905072℃复性PCR反应的过程：905072℃延伸问题4:PCR扩增需要引物的原因？

PCR反应的过程：受热变性引物

耐高温的

DNA聚合酶PCR反应的过程小结：结果：1个模板DNA分子经过n轮PCR，以

方式扩增，可以扩增出

个DNA片段。指数2n共需要引物数量为__________2n+1-2PCR扩增仪琼脂糖凝胶电泳PCR反应场所：产物鉴定：利用PCR既可以快速扩增特定基因，也可以检测基因的表达。下列有关PCR的叙述错误的是（）A.PCR用的DNA聚合酶是一种耐高温酶B.变性过程中双链DNA的解开不需要解旋酶C.复性过程中引物与模板链的结合遵循碱基互补配对原则D.延伸过程中需要D