基因工程的基本操作程序第1课时课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

第1课时：目的基因的筛选与获取第一章第2节基因工程的基本操作程序复习回顾限制酶DNA连接酶载体基因工程的基本工具磷酸二酯键特点：作用部位：具有专一性结果：形成黏性末端或平末端连接部位：磷酸二酯键种类：E.coliDNA连接酶、T4DNA连接酶作为载体的条件种类：①有一个至多个限制酶切割位点；②有特殊的标记基因；③能自我复制或能整合到宿主DNA上。质粒、噬菌体、动植物病毒从社会中来—转基因抗虫棉一、基因工程的基本操作程序任务一：根据视频说出基因工程的操作水平、操作对象。操作水平：分子水平操作对象：DNA结合转基因抗虫棉案例回答以下问题：（1）转基因抗虫棉的目的基因是：（2）转基因抗虫棉的受体细胞是：抗虫基因—苏云金杆菌的Bt基因棉花植株细胞1.目的基因：用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。（P76第2段）主要指的是编码蛋白质的基因。结合转基因抗虫棉案例回答以下问题：（3）结合转基因抗虫棉案例概括“基因工程的操作程序”：一、基因工程的基本操作程序抗虫棉

（有抗虫特性）

普通棉花（无抗虫特性）棉花细胞导入与载体(质粒)拼接重组DNA分子一、目的基因的筛选与获取二、基因表达载体的构建三、将目的基因导入受体细胞四、目的基因的

检测与鉴定获得抗虫基因Bt基因（核心）二2、目的基因的筛选：

思考1：自然界中抗虫基因种类多如：Bt基因、蛋白酶抑制基因、凝集素基因等，如何选择合适的基因？（1）从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选掌握了Bt基因的序列信息用苏云金杆菌制成的生物杀虫剂，广泛用于防治棉花虫害已有多年历史。Bt基因的表达产物--Bt抗虫蛋白破坏鳞翅目昆虫的消化系统。(P77相关信息栏）苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关Bt基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因DNA测序仪

明确了目的基因后，该怎么获得它?序列数据库（如GenBank）核苷酸序列比对氨基酸序列比对序列比对工具（如BLAST）(2)认识基因结构和功能的技术方法：2、目的基因的筛选：二测序技术测定核酸和蛋白质序列3、目的基因的获取：苏云金杆菌基因组中提取Bt基因限制酶酶切（1）人工合成：前提：方法：基因比较小、核苷酸序列已知通过DNA合成仪用化学方法直接合成资料一：80年代中期将酶切后的Bt基因导入植物细胞，获得了具有抗虫作用的转基因烟草及番茄植株。但导入棉花等植物后，由于表达量低，无抗虫效果。为了使原核Bt基因能在真核植物体内有效的表达，使抗虫基因植株获得抗虫能力，在不改变Bt基因蛋白氨基酸序列的前提下，人工合成了Bt基因。DNA合成仪Bt基因？快速获得大量Bt基因二体外复制PCR——聚合酶链式反应（2）利用PCR获取和扩增目的基因3、目的基因的获取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。

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。二【重温】DNA体内复制的过程及条件【重温】DNA体内复制的过程及条件合成子链解旋形成新DNA条件在DNA复制中的作用DNA模板链4种脱氧核苷酸解旋酶DNA聚合酶引物提供DNA复制的模板合成DNA子链的原料打开DNA双链催化合成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任务二：根据视频说出“DNA体内复制”需要满足的条件:ATCGAATCGGTT

TACCTTAGCCAADNA聚合酶引物3′3′5′5′2.DNA复制过程需要引物的原因：4.引物：一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。（长度通常为20-30个核苷酸）。母链DNA子链DNA引物可以是DNA单链，也可以为RNA单链·细胞内通常以RNA单链为引物·细胞外（PCR）一般以DNA单链为引物①DNA聚合酶不能从头合成子链。②使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸DNA复制时，子链延伸的方向是从5’→3’端。二任务三：思考与探究—引物：1.设计引物时是否需要知道整个目的基因的碱基序列？2.要保证DNA的两条链同时被扩增，至少现需要几种引物？3.由于DNA的两条链是反向平行的，新链合成的方向是5’端向3’端延伸，引物的结合位置是（）3’5’DNA母链13’5’DNA母链23’5’DNA母链13’5’DNA母链2①④③②②③只需要知道目的基因两侧的核苷酸序列即可2种用于PCR的引物通常长度为20~30个核苷酸的DNA单链。体内的DNA复制通常以RNA单链为引物。P77“相关信息栏”耐高温的DNA聚合酶(Taq酶）4种脱氧核苷酸（DNTP）引物待扩增的DNA片段（模板）5’5’变性复性延伸温度上升到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聚合酶的作用下加到引物的3’端合成新的DNA链。二4、目的基因的获取—PCR技术任务三：思考与探究：4.请你为Bt基因设计合适的引物。Bt基因CT•••GGT-5’引物1引物25'-TCC•••AA①②①②二思考：结合体内DNA复制过程，思考PCR的进行需要哪些条件？4、目的基因的获取—PCR技术二4、目的基因的获取—PCR技术二循环N次：2n个DNA分子小结：1.结合体内DNA复制过程，思考PCR的进行需要哪些条件？体内DNA复制在DNA复制中的作用PCR中参与的组分和条件打开DNA双链提供DNA复制的模板合成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4种脱氧核苷酸引物（通常为小的单链RNA）DNA（目的基因）模板4种脱氧核苷酸(dNTP)引物（通常为小的单链DNA）反应还需要其它条件，如能量、缓冲液（一般添加Mg2+）、和控温设备DNA聚合酶DNA模板链解旋酶二用高温代替（90℃变性）耐高温的DNA聚合酶(Taq酶）思考：需要引物的原因？如何对产物进行鉴定？产物鉴定：琼脂糖凝胶电泳（P79底部）

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。在凝胶中DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小和构象有关，通过染色可在紫外灯下被检测出来。引物：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。原理:PCR反应体系（条件）过程:1、目的基因的筛选：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选2、目的基因的获取：人工合成、利用PCR获取和扩增目的基因3、利用PCR获取和扩增目的基因DNA半保留复制DNA模板（目的基因）4种脱氧核苷酸引物：一小段DNA单链，与DNA母链的一段碱基序列互补配对酶：耐高温的DNA聚合酶高温条件、能量等变性（90℃以上，双链DNA解聚为单链）复性（50℃左右引物与两条单链DNA结合）延伸（

72℃左右合成新的DNA链。）9.药物A是从某植物体叶肉细胞中提取的一种蛋白质，对治疗糖尿病具有良好的疗效。某研究团队运用生物工程相关技术，利用大肠杆菌来生产这种药物。回答下列问题：(1)科学家用PCR技术从植物细胞中扩增出药物A基因，反应体系中需要加入的物质包括_______、_____、耐高温的DNA聚合酶、引物等，其中引物的作用是_________________________________。(2)利用PCR技术待扩增的目的基因两侧相关序列如下，扩增时选用的引物碱基序列为_____________。利用PCR技术对抗盐基因进行扩增时，子链延伸的方向是________。PCR扩增后的产物可采用________________法来鉴定。A．5'-CTTGGA-3'B．5'-GAACCT-3'C．5'-TCTGTT-3'D．5'-AGACAA-3'10.他汀类药物是目前应用广泛、效果理想的降脂药物，醇脱氢酶是该药物催化合成过程中的关键酶。研究人员对酿酒酵母醇脱氢酶基因进行PCR，并将其导入大肠杆菌BL-21中，构建