3.3基因工程的应用课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第3节基因工程的应用人教版（2019）高中生物学选择性必修三《生物技术与工程》请插入图片（见教程）请插入图片（见教程）

课题背景糖尿病冠心病帕金森自由基比如:活性氧含量过量老年痴呆肿瘤

课题目的酵母细胞中NST1基因与活性氧的关系活性氧(ROS)体外辐射细胞代谢重金属刺激病原体

研究表明，酵母细胞体内衰老代谢机制与人体细胞衰老机制相似，并且酵母基因组与人类基因组一定的同源性。研究酵母细胞的活性氧代谢路径为开发针对老龄化相关疾病的药物提供新思路。NSTI基因基因工程的应用（PCR法）构建基因敲除组件获得NST1基因缺失酵母菌

基因敲除组件的构建（PCR方法）学习目标01知识观念：扎实掌握PCR技术的过程；02科学思维：利用PCR技术进行基因敲除组件的模型构建；03科学素养：认识到PCR的技术在医药卫生、粮食问题、环境问题等方面的重要性

基因敲除组件的构建（PCR方法）1.基因敲除组件的组成野生型NST1基因编码区5’TGGCAA...........................GCATGC左臂部分序列右臂部分序列3’ACCGTT...........................CGTACGCTAGCT......................GTCTGA-5’GATCGA.....................CAGACT-3’无义片段3’TACAGA...........................AGTTAC5’5’ATGTCT............................TCAATG3’思考问题：无义片段如何准确定位到编码区并将其置换下来？

基因敲除组件的构建（PCR方法）1.基因敲除组件的组成野生型NST1基因基因敲除组件左臂同源区段1右臂同源区段2无义片段利用同源重组机制敲除活性氧代谢相关基因，构建NST1基因缺失酵母菌株。编码区5’TGGCAA...........................GCATGC左臂部分序列右臂部分序列3’ACCGTT...........................CGTACGCTAGCT......................GTCTGA-5’GATCGA.....................CAGACT-3’5’TGGCAA...........................GCATGC3’ACCGTT...........................CGTACGCTAGCT......................GTCTGA-5’GATCGA.....................CAGACT-3’

基因敲除组件的构建（PCR方法）1.基因敲除组件的组成野生型NST1基因基因敲除组件编码区左臂同源区段1右臂同源区段2无义片段利用同源重组机制敲除NST1基因，构建基因缺失酵母菌。敲除后的NST1基因

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程回忆旧知：引物设计的依据。5’TGGCAA.......................GCATGC3’左臂部分序列右臂部分序列3’ACCGTT........................CGTACG5’3’CTAGCT...................GTCTGA-5’5’GATCGA..................CAGACT-3’无义片段3’TACAGA...........................AGTTAC5’5’ATGTCT............................TCAATG3’P1:5’TGG...3’P2:5’GCA...3’P1：P2：5’3’3’5’5’3’5’5’3’5’3’5P3：P4：P5：P6：5’5’5’5’5’3’步骤一：以野生型酵母菌为实验材料，大量获取3种靶DNA片段。

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程无义片段5’TGGCAA.....................GCATGC3’5’GATCGA...............CAGACT-3’左臂部分序列右臂部分序列3’ACCGTT.....................CGTACG5’3’CTAGCT................GTCTGA-5’3’TACAGA...........................AGTTAC5’5’ATGTCT............................TCAATG3’

思考问题：①如何将三种靶DNA片段连接在一起？P15’TGG......ACG5’P2P35’ATG......TAC5’P4P55’GAT......TGA5’P6

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程无义片段5’TGGCAA.....................GCATGC3’5’GATCGA...............CAGACT-3’左臂部分序列右臂部分序列3’ACCGTT.....................CGTACG5’3’CTAGCT................GTCTGA-5’3’TACAGA...........................AGTTAC5’5’ATGTCT............................TCAATG3’步骤二：模拟操作，改造引物，并扩增靶DNA片段。

思考问题：①如何将三种靶DNA片段连接在一起？P15’TGG......ACGTAC5’P2P35’TGCATG......TAC5’P4P55’GAT......TGA5’P6

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程学生展示：小组代表展示结果,学生相互评价，改进并总结。

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程步骤三模拟操作：通过PCR法把三个靶DNA片段连接，得到基因敲除组件。

5’5’3’3’3’3’5’3’5’5’5’3’

要想将被改造成功的三种靶DNA片段进行连接并大量扩增，思考问题:①需要把改造的靶DNA片段先做怎样的处理？然后呢？②引物如何选择？先变性处理再复性处理第2次PCR

改造引物，进行扩增

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程5’5’3’3’3’3’5’3’5’5’5’3’

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程学生展示：小组代表展示结果,学生相互评价，改进并总结。

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程P1P2P3P4第2次PCR改造引物再扩增5’5’5’5’5’5’3’3’3’5’5’3’第3次PCRDNA单链复性、延伸5’3’3’5’5’3’3’5’选择引物继续扩增5’5’3’3’5’P1P4总

结：

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程3’3’5’5’5’5’3’3’5’P1P4P35’P65’5’第4次PCRDNA单链复性、延伸5’5’3’3’选择引物继续扩增5’3’3’5’P15’P65’

基因敲除组件的构建（PCR方法）2.构建基因敲除组件的过程5’5’3’3’3’3’5’3’5’5’5’3’第3次PCRDNA单链复性、延伸5’3’3’5’5’3’3’5’3’5’3’5’再辨析：

基因敲除组件的构建（PCR方法）3.筛选NST1基因缺失酵母菌同源区段1同源区段2无义片段同源区段1同源区段2标记基因科学研究证明NST1基因被敲除后，基因缺失酵母菌产生的活性氧（ROS）水平上升。回到最初的问题：针对“由活性氧（ROS）含量过高”引起的老龄化疾病，开发新药物。

基因敲除组件的构建（PCR方法）研究成果医学方面农业方面工业方面药物研发：发现药物靶点改良菌株医学领域：基因敲除动物模型研究抑郁症动物养殖：提高生产性能改良作物：提高作物产量提高发酵效率

基因敲除组件的构建（PCR方法）课堂小结基因敲除组件PCR1扩增靶DNA左臂同源区段1标记基因左臂同源区段2引物设计依据PCR扩增的条件PCR2改造引物扩增靶DNA分体系分别进行扩增PCR3连接并大量扩增变性、复性、延伸选择引物扩增

基因敲除组件的构建（PCR方法）课后作业基因敲除请同学们利用DeepSeek查阅资料，搜索文献写一篇有关基因敲除手段的宣讲稿。

基因敲除组件的构建（PCR方法）链接高考（2023年江苏卷部分）为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运用重组酶技术构建质粒，如图1所示。请回答下列问题：(1)分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时，配制的两个反应体系中不同的有

，扩增程序中最主要的不同是

。(2)有关基因序列如图2，引物F2-F、F1-R应在下列选项中选用______。A．ATGGTG------CAACCAB．TGGTTG----