3.2.1基因工程的基本操作程序(第一课时1) 课件高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

3.2.1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?从社会中来【资料1】我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。【资料2】苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴孢晶体蛋白(Bt抗虫蛋白)，破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫,用苏云金杆菌制成的生物杀虫剂广泛用于防治棉花虫害。我们能否培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种呢？思考00从社会中来【资料3】科学家通过实验，将苏云金杆菌的Bt抗虫基因(杀虫基因)转到棉花里，让棉花也能产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。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。请结合我们学习过的内容思考，培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？思考00从社会中来苏云金杆菌普通棉花（无抗虫特性）棉花细胞抗虫棉提取表达Bt基因导入与载体拼接Bt基因重组DNA分子④目的基因的检测与鉴定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00基因工程的基本操作程序（4个步骤）1234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目的基因的筛选与获取一、目的基因（1）概念：用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因；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。（Bt抗虫蛋白基因：转基因抗虫棉）。主要是编码特定蛋白质的基因，也可以是具有调控作用的因子（2）实例：目的基因的筛选与获取二、筛选合适的目的基因方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。DNA测序仪核苷酸序列比对氨基酸序列比对美国国家生物信息中心越来越多基因的功能和结构被分析。目的基因的筛选与获取三、目的基因的获取方法：利用PCR获取和扩增目的基因聚合酶链式反应，根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。概念获取目的基因的三种方法：①人工合成获取②从基因文库获取③通过PCR技术获取体内DNA复制参与的组分在DNA复制中的作用PCR中参与的组分打开DNA双链提供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3′端开始连接脱氧核苷酸解旋酶DNA母链4种脱氧核苷酸DNA聚合酶引物（通常为小的单链RNA）无需解旋酶，用高温代替DNA（目的基因）模板4种脱氧核苷酸(dNTP)耐高温的DNA聚合酶(Taq酶）引物（通常为小的单链DNA）反应还需要其它条件，如缓冲液（一般添加Mg2+）、和控温设备目的基因的筛选与获取目的基因的筛选与获取三、目的基因的获取过程模板DNA变性复性延伸方法：利用PCR获取和扩增目的基因5’5’3’3’95℃目的基因的筛选与获取过程95℃1.变性：加热至90～95℃，双链DNA间的氢键断裂，解旋为单链。变性复性

延伸三、目的基因的获取三、目的基因的获取—利用PCR获取和扩增目的基因5’3’5’3’使用耐高温的Taq酶保证高温条件下仍具有活性。目的基因的筛选与获取50℃引物1引物2DNA引物2.复性：冷却至55～60℃，两条引物与单链DNA结合过程三、目的基因的获取三、目的基因的获取—利用PCR获取和扩增目的基因变性复性延伸5’3’5’3’引物结合在模板DNA链的3’端，新合成的子链方向为5’到3’。目的基因的筛选与获取过程引物1引物272℃Taq酶Taq酶变性

复性延伸3.延伸：加热至70～75℃，以目的基因为模板，合成互补的新DNA链。三、目的基因的获取三、目的基因的获取—利用PCR获取和扩增目的基因5’3’5’3’3’5’5’3’目的基因的筛选与获取第1轮结束第2轮开始第一轮结束：此时目的基因的量是原始的2倍。三、目的基因的获取过程变性复性延伸三、目的基因的获取—利用PCR获取和扩增目的基因5’3’5’3’3’5’3’5’目的基因的筛选与获取三、目的基因的获取过程95℃50℃72℃TaqTaqTaqTaq变性复性延伸三、目的基因的获取—利用PCR获取和扩增目的基因目的基因的筛选与获取三、目的基因的获取过程95℃50℃72℃TaqTaqTaqTaq变性复性延伸三、目的基因的获取—利用PCR获取和扩增目的基因目的基因的筛选与获取第2轮结束第二轮结束：此时目的基因的量是原始的22倍。三、目的基因的获取过程变性复性延伸三、目的基因的获取—利用PCR获取和扩增目的基因目的基因的筛选与获取三、目的基因的获取扩增方式：—利用PCR获取和扩增目的基因以指数方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）2n（1）若开始只有一个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为

个。（2）若开始有N个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为

个。2nN∙2n琼脂糖凝胶电泳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，这些带电分子会向与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就叫电泳。思考：2、如何对产物进行鉴定？目的基因的筛选与获取思考：PCR技术获取目的基因时至少要经过几次循环才能从DNA分子中分离出目的基因？5’3’5’5’第一次循环第二次循环3’5’第三次循环3’3’PCR扩增“目的基因”的注意事项1.PCR的原理？2.PCR的基本条件？3.PCR的扩增过程？4.PCR的结果？产物？5.PCR扩增目的基因需要知道目的基因的全部核苷酸序列吗？6.PCR过程中设计引物的目的是？引物的碱基能否互补？7.引物是单链还是双链？是短DNA链还是短RNA链？引物结合到DNA模板链的3'端还是5'端？子链结合到引物的3'端还是5'端？DNA半保留复制高温、DNA模板、2种不同的引物、4种脱氧核苷酸、Taq酶变性、复性、延伸每循环一次，目的基因的量可增加一倍，即呈指数型增长两个引物之间的DNA片段不需要，只要知道目的基因的两端部分核苷酸序列即可，以便根据这部分序列合成引物DNA复制不能从头开始复制，DNA聚合酶只能从引物的3'端开始延伸不能，引物需要与模板链互补。如果引物的碱基序列互补，会影响引物与模板链的结合3'3'5'5'目的基因3'5'3'5'AB得到双链等长的目的基因片段____个0PCR扩增“目的基因”的计算规律模板DNA：长链-长链DNA本轮需要引物____个2第1次扩增TaqTaq5'3'5'3'(高温)变性→(低温)复性→(中温)延伸需要引物__________种2引物的本质：能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的一小段单链核苷酸最终目的：获取和扩增一对引物之间的DNA片段注意引物与模板的结合端和引物的延伸方向3'5'3'5'AB3'5'3'5'BBABA本次需要引物________个4第2次扩增前两轮共需引物____________个65'3'3'5'5'3'3'5'A5'3'5'3'5'3'5'3'得到双链等长的目的基因片段____个0本次需要引物数=

数前后共需引物数=

数模板单链一共合成的单链总3'5'3'5'ABBABA3'5'A第3次扩增本次需要引物________个8前三轮共需引物____________个14BABABABABABAB5'3'5'3'5'3'5'3'5'3'5'3'ABABABAB5'3'5'3'5'3'5'3'5'3'5'3'3'5'得到双链等长的目的基因片段____个23'5'A第4次扩增BABABABAB3'5'ABAB本次需要引物____个16前四轮共需引物_____个30得到双链等长的目的基因片段____个8小结：一个含目的基因的DNA,复制n次：①需要引物______种②n次复制过程中共需引物___________个③第n次复制需要引物_____个④子代DNA中等长链DNA分子数__________个22n＋1-22n2n-2nPCR扩增在PCR仪中自动完成，完成后用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物目的基因的筛选与获取·011．下列有关获取目的基因的叙述，错误的是()A．目的基因就是编码蛋白质的基因B．获取目的基因是基因工程的第一步C．来自苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因可作为转基因抗虫棉的目的基因D．序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会A也可以是一些具有调控作用的因子，×；目的基因的筛选与获取·0