高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序图文课件ppt

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序图文课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了思考与探究P7，目的基因的获取，具体过程，目的所需物质，④优点，比较经济有效，检查是否成功，①方法等内容，欢迎下载使用。

1.基因工程(1)基因工程的诞生(Ⅰ)。(2)基因工程的原理及技术(Ⅱ)。(3)基因工程的应用(Ⅱ)。(4)蛋白质工程(Ⅰ)。　2.克隆技术(1)植物的组织培养(Ⅱ)。(2)动物的细胞培养与 体细胞克隆(Ⅰ)。(3)细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。　　
3.胚胎工程(1)动物胚胎发育的基本过程 与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。(2)胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。(3)胚胎工程的应用(Ⅱ)。 4.生物技术的安全性和伦理问题(1)转基因生物的安全性(Ⅰ)。(2)生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。(3)生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。　5.生态工程(1)简述生态工程的原理(Ⅱ)。(2)生态工程的实例(Ⅰ)。
38题（选修3）09年有6分是细胞结构内容 ；10年有6分是代谢内容；11年有9分是代谢和生态内容；15年9分是免疫知识。
2、12年新课标全国高考理综卷选修题考点分布（选修3）
1.2 基因工程的基本操作程序
1、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵。
2、天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？
提示： 基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。 是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：
1） 载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。2） 载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。3） 载体DNA必需带有标记基因，以便重组后进行重组质粒筛选.4） 载体DNA必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。5） 载体DNA分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作，太大就不便操作。实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。
3、DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？
迄今为止，所发现的DNA连接酶都不具有连接单链DNA的能力，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链DNA的酶。
已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。
既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因
只含有抗氨苄青霉素基因
既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因
基因工程基本操作的四个步骤
有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。
使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用
载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。
才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。
(一)、目的基因主要是______________________
（二）、获取目的基因的常用方法有哪些?
2、利用PCR技术扩增
请阅读P9第一和二两段
（一）从基因文库中直接获取
2.基因文库的分类:按外源DNA片段的来源分类
基因组DNA文库：含有一种生物的全部基因
部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因， 如：cDNA文库
为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。
4.获取目的基因的根据：
根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取。
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
5.基因文库的构建方法之一
（1）直接分离法(鸟枪法)
反转录法：cDNA文库的合成流程图解
5.基因文库的构建方法之
基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较
2、利用PCR技术扩增目的基因
PCR(多聚酶链式反应)
① 概念：PCR全称为_______________，是一项 在生物____复制 的核酸合成技术
③条件： 、 _______________、___________ 、 ___________.等
②原理：__________
④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循 环的次数）
使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
要有一段已知目的基因的核苷酸序列（前提条件）
a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板 在热作用下，_____断裂，形成___________
b、退火（复性55℃-60℃）：系统温度降低，引 物与DNA模板结合，形成局部________。
c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，合成与模板互补的________。
PCR技术扩增与DNA复制的比较
单链DNA (cDNA）
1）反转录法： 以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。
2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：
3、人工合成的目的基因
二、基因表达载体的构建 ——基因工程的核心
使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
它们各自的作用是什么?
2、基因表达载体的组成：
(复制原点+)目的基因+启动子+终止子+标记基因
启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来
①运载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构②用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又用到DNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少④目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。
三、将目的基因导入受体细胞
将目的基因导入植物细胞
将目的基因导入动物细胞
将目的基因导入微生物细胞
目的基因进入_________内，并且在 受体细胞内维持_____和_____的过程
1、将目的基因导入植物细胞的方法：（1）农杆菌转化法 ①农杆菌特点：
易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力。
②原理：Ti质粒上的T---DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。
（2）基因枪法（3）花粉管通道法
2、将目的基因导入动物细胞①方法：显微注射法②程序：
3、将目的基因导入微生物细胞①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少②方法：
四、目的基因的检测与鉴定
1、检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因 (关键步骤)
①.首先取出转基因生物的基因组DNA②.用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记,以此做探针③.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体DNA中
DNA分子杂交示意图
采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。
（二）、鉴定（个体生物学水平）
2、检测目的基因是否转录出了mRNA
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
②过程: 用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA
(四)目的基因的检测与鉴定
(3)将目的基因导入受体细胞
（4） 目的基因的检测与鉴定
目的基因是否导入受体细胞：标记基因的产物判断目的基因是否成功表达：目的基因的产物或特性进行鉴定
归纳: 基因工程的基本操作程序
获取目的基因从基因文库利用PCR化学方法人工合成构建基因表达载体目的基因、启动子、终止子、标记基因将目的基因导入受体细胞农杆菌转化法、显微注射法目的基因的检测与鉴定检测：是否插入、转录、翻译鉴定：
练习1：(08理综山东卷)为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）
练习1：(2008理综山东卷)为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法。（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术，该技术的核心是 和 。（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
基因枪法（花粉管通道法）