生物选择性必修3 生物技术与工程第一节 基因工程赋予生物新的遗传特性优秀课件ppt

这是一份生物选择性必修3 生物技术与工程第一节 基因工程赋予生物新的遗传特性优秀课件ppt，共26页。PPT课件主要包含了抗虫棉的培育过程，基因的结构，真核生物基因，非编码区，①启动子，②终止子，编码区，具有调控作用，mRNA前体，原核生物基因等内容，欢迎下载使用。

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。
你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗？培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？
2.基因表达载体的构建
1.目的基因的筛选与获取
3.将目的基因导入受体细胞
4.目的基因的 检测与鉴定
将目的基因插入染色体DNA中
基因工程的基本操作程序：
编码蛋白质的核苷酸序列是不连续的，编码蛋白质的序列称为外显子，外显子之间不能编码蛋白质的序列称为内含子。
位于基因的“上游”，有RNA聚合酶结合的位点，控制转录的开始
位于基因末端，当RNA聚合酶到达时，释放出RNA产物，转录结束
不能编码蛋白质的序列=内含子+非编码区序列编码序列=外显子
编码蛋白质的核苷酸序列是连续的。
　 科学工作者分离得到了某原核生物基因，并将其解离成两条单链。现让其中一条链与由该基因转录而来的信使RNA杂交配对，结果如图所示。
将核苷酸按照特定顺序一个一个地连接起来，需要已知目的基因的全部序列，成本较高，适于合成序列较短的基因。
单链DNA (cDNA）
双链DNA(即目的基因)
根据已知的氨基酸序列合成DNA
二、借助载体建立基因文库：
利用限制酶把某种生物的基因组 DNA切成适当大小，分别与载体组合，导入微生物细胞，形成克隆。
基因组中所有DNA序列克隆的总汇
2、构建部分基因文库（cDNA文库）
由于基因的选择性表达，不同组织细胞的cDNA文库是不同的，同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库也有差异。
从特定的组织或细胞中提取并纯化全部mRNA
合成互补的DNA （cDNA）
导入受体菌中储存，构建cDNA文库
PCR是一项根据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，在DNA聚合酶作用下，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
三、聚合酶链式反应（PCR技术）体外扩增
PCR由穆里斯等人于1985年发明，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖
如果说，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构，标志着分子生物学时代的开启，那么PCR技术则标志着分子生物学的腾飞。PCR技术的出现，彻底变革了生物化学、分子生物学、遗传学、以及现代医学等等。
历史不能忘记中国科学家对PCR的贡献。钱嘉韵（中国台湾省，1976年）成功分离出嗜热DNA聚合酶。
耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）
稳定的缓冲溶液（一般添加Mg2+）
PCR扩增仪（PCR仪）
第一轮循环的产物作为第二轮反应的模板，经过变性、复性和延伸三步产生第二轮循环的产物。
第二轮循环的产物作为第三轮反应的模板，经过变性、复性和延伸三步产生第三轮循环的产物。
以指数方式扩增，即2n（n为扩增循环的次数）
用PCR可以扩增mRNA吗？
mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。
①逆转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA链，形成RNA-DNA杂交分子；②核酸酶H降解RNA-DNA杂交分子中的RNA链，使之变成单链DNA；③以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子，即cDNA
如何鉴定PCR的产物？
完成后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定产物。
带电粒子在电场作用下，向与其携带电荷相反的电极迁移的过程电泳。
3、凝胶中的DNA分子可以用荧光或放射性染料对DNA进行标记，或使用亚甲基蓝将 DNA染成蓝色，在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
1、核酸是带有负电的生物大分子，其迁移速率主要受核酸片段长度影响。核酸分子越大，迁移速率越慢。
2、电泳时常使用凝胶作为介质，凝胶的孔隙可起到分子筛的作用。
1.试剂①无菌水、琼脂糖 ②电泳缓冲液（TAE或TBE） ③凝胶载样缓冲液（内含指示剂——溴酚蓝） ④核酸染料（常用核酸染料为EB即溴化乙锭）⑤PCR反应体系的配方
PCR扩增DN A片段及凝胶电泳鉴定
2.用具①PCR仪（自动控温，实现DNA的扩增）②微量离心管（实际上是进行PCR反应的场所）③微量移液器（用于向微量离心管转移PCR配方中的液体）④一次性吸液枪头（微量移液器吸取一种试剂更换一次枪头）⑤电泳装置（包括电泳仪、电泳槽等）
3.DNA片段的扩增方法步骤
用微量移液器按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说明书，在微量离心管中依次加入各组分
待所有组分都加入后，盖严离心管的盖子，将微量离心管放入离心机里，离心约30s，使反应液集中在离心管的底部（提高反应速率）
参照下表的参数，设置好PCR仪的循环程序。将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。
*可根据目的片段长度适当调整延伸时间
*复性时不一定均为引物与DNA模板结合，也存在DNA解开的两条单链的结合，因此一般在PCR实验中引物的投入量远大于产物量（但不能随意加大浓度）；
思考： 预变性的目的？
使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合
4.DNA片段的电泳鉴定方法步骤
根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量体积比0.8%-1.2%的琼脂糖溶液。在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化。稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀
将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，插入合适大小的梳子，以形成加样孔。待凝胶溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝胶放入电泳槽。将电泳缓冲液加入电泳槽中，电泳缓冲液没过凝胶1mm为宜。
将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）混合，再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照物（Marker）
接通电源，根据电泳槽阳极至阴极之间的距离来设定电压。待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳。注意观察溴酚蓝不要迁移出凝胶。
取出凝胶置于紫外灯下观察和照相
倒入0.1% 亚甲基蓝溶液，没过凝胶约5 mm，染色8 min。凝胶下表面与培养皿之间，不要留有气泡。
75%乙醇脱色1min,不断晃动培养皿。
*替换染色方法：向盛有凝胶的培养皿中倒入0.002% 亚甲基蓝溶液，并没过凝胶。盖上培养皿盖，4℃冷藏过夜。
冷蒸馏水脱色。可更换被染蓝的蒸馏水。
6、注意1.为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。2.该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，并在-20℃储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。3.在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。4.在进行操作时，一定要戴好一次性手套。5.PCR扩增不能随意加大试剂用量。6.若电泳缓冲液使DNA带负电荷，加样孔侧应连电极的负极。
7、结果分析与评价1.成功扩增出DNA片段的判断依据是什么？2.进行电泳鉴定的结果应该是几条条带？3.如图所示，该片段大小约为____bp
可以在紫外灯下直接观察到DNA条带（根据条带的分布及粗细程度来评价扩增的结果）
4.如果未出现条带，可能原因是什么？5.如果出现不止一条条带，可能原因是什么？
漏加了PCR反应成分，各反应成分的用量不当，PCR程序设置不当等
①引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易形成二聚体；②复性温度过低；③DNA聚合酶质量不好等；