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试讲课ppt课件

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试讲课ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了棉花细胞，抗虫基因，重组DNA分子，目的基因，目的基因的筛选，目的基因的获取，基因的结构，---基因工程的核心，探究‧活动，片段间的连接等内容，欢迎下载使用。
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
思考问题：1.你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗？ 2.培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤呢？
培育转基因抗虫棉的简要过程
普通棉花（无抗虫特性）
抗虫棉 （有抗虫特性）
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
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。
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。
主要指的是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。
那么，如何筛选目的基因呢？
基因组文库 含有某种生物全部基因片段的重组DNA的克隆群体
cDNA文库 含有某种生物部分基因片段的重组DNA的克隆群体
cDNA：先由mRNA在逆转录酶作用下获得单链DNA，再利用DNA聚合酶，将单链DNA复制，产生双链DNA，即为cDNA。
概念：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入到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基因。
在已知目的基因核苷酸序列且基因较小的情况下，利用DNA合成仪自动合成
90℃高温 DNA在体外90℃高温时变性会变成单链
50℃低温 引物与单链按碱基互补配对的原则结合
72℃适温 DNA聚合酶在最适反应温度，沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链
反应原理 DNA半保留复制
反应条件 缓冲液、DNA模板、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、与两条模板链结合的2种引物
利用PCR扩增目的基因
阅读P77，获取PCR的定义、条件、大致过程。
温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链
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。
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聚合酶的作用下合成新的DNA链。
思考：1. PCR技术与DNA复制过程比较？
DNA在高温下变性解旋
细胞内（主要在细胞核内）
思考： 2.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？
答：DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从引物的3′端开始延伸DNA链。
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：4、如何对产物进行鉴定？
1.下列有关体内DNA复制与PCR技术比较的叙述，错误的是A.二者子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端B.二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋C.体内DNA复制需要能量，PCR反应也需要能量D.二者遵循的碱基互补配对原则相同
2.(2022·天津一中高二期中)下图表示利用PCR技术扩增目的基因的部分过程，其原理与细胞内DNA复制类似。下列叙述错误的是
A.耐高温的DNA聚合酶总将游离的脱氧核苷酸连接到3′端B.在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段C.引物之间或引物自身发生碱基互补配对，则不能有效扩增目的基因D.从理论上推测，第三轮循环产物中含有引物A的DNA片段占3/4
编码区：编码蛋白质的合成
非编码区：不能编码蛋白质，调控遗传信息的表达
RNA聚合酶识别和结合位点
思考：如果直接把目的基因导入受体细胞，可能会出现什么样的结果？ 如何避免该结果的发生呢？
游离的DNA片段进入受体细胞，一般会直接被分解，且游离的DNA片段不能稳定遗传。
确保基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代； 使目的基因能够表达和发挥作用。
思考：要使Bt基因在受体细胞中稳定存在，并能够表达 和发挥作用，载体还需要哪些结构？
2、基因表达载体的组成
思考：要各个元件有什么作用？
目的基因：能控制表达所需要的特殊性状
启动子：位置：基因的上游功能：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。
复制原点：DNA复制的起始位点
终止子：位置：基因的下游功能：终止转录
标记基因：便于重组DNA分子的筛选和鉴定。
RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA
使转录在所需要的地方停下来
翻译的起始信号(编码氨基酸)
翻译的结束信号(不编码氨基酸)
启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比
小组活动：请文字和箭头表示基因表达载体的构建过程？
DNA分子（含目的基因）
带有黏性末端或平末端的切口
带有相同黏性末端或平末端的目的基因片段
重组DNA分子（重组质粒）
问题：该过程需要用到哪些工具酶？
3、基因表达载体的构建过程
使用一种限制酶进行切割Bt基因和pBI121质粒，共有几种连接情况？请大家尝试用胶带模拟DNA连接酶进行操作。
目的基因与目的基因连接
正向连接 反向连接
选择两种不同的限制酶同时对目的基因和质粒切割
如何防止目的基因和质粒的自身环化以及目的基因的反向连接？
3.(2022·天津滨海新区高二期末)下列关于基因表达载体构建的叙述，错误的是A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，组成它的基本单位是脱氧核 苷酸B.基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因 等组件C.人工构建的诱导型启动子，当诱导物存在时，可激活或抑制目的基因 的表达D.由于受体细胞不同，基因表达载体的构建也有所差别
4.用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，设计了引物Ⅰ、Ⅱ，其连接部位如图所示，X为某限制酶识别序列。扩增后得到的绝大部分DNA片段是图中的（ ）
解析　利用PCR技术将DNA分子中的A1片段扩增时，当引物与母链通过碱基互补配对结合后，子链延伸总是从5′端到3′端。据此依题意和图示分析可知，扩增后得到的绝大部分DNA片段如图D所示。
5.图甲、乙中的箭头表示三种限制性内切核酸酶的酶切位点，AmpR表示氨苄青霉素抗性基因，ne表示新霉素抗性基因。下列叙述不正确的是
A.在构建重组质粒时，可用PstⅠ和Hind Ⅲ 切割质粒和外源DNAB.在酶切过程中，不能破坏质粒中全部的标记基因C.若只用PstⅠ处理质粒和外源DNA分子片段，无法避免自身环化和反 向连接D.导入重组质粒的大肠杆菌可以在含氨苄青霉素的培养基中生长
(1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。(2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。(3)确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶切割质粒，如图中PstⅠ；为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图也可选择PstⅠ和EcRⅠ两种限制酶。