高二 人教版 生物學(xué)選擇性必修3 第3章《基因工程的基本操作程序(第2課時(shí))》課件

廣州市協(xié)和中學(xué)

李麗基因工程的基本操作程序(第2課時(shí))高二—人教版—生物學(xué)選擇性必修3—第3章基礎(chǔ)知識回顧一.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的基本操作流程圖3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將含有Bt基因的表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞檢測和鑒定Bt基因是否穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性1.目的基因的篩選與獲取2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建

用限制酶切割

載體和含有Bt基因的DNA片段，然后用DNA連接酶連接，構(gòu)建基因表達(dá)載體4.目的基因的檢測與鑒定獲取質(zhì)粒、噬菌體等載體篩選和獲取Bt基因請根據(jù)資料，參考轉(zhuǎn)基因抗蟲棉獲取的主要步驟，設(shè)計(jì)獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄的方案。探究·實(shí)踐資料1：番茄是基礎(chǔ)生物學(xué)研究中的重要對象和模式植物。但番茄不耐

寒，生長最適地溫為20～23℃，當(dāng)?shù)販亟档?℃時(shí)，根系停止生長。資料2：棲息于南極和北極的極地魚類能長期在零下低溫環(huán)境中生存，

也稱為抗凍魚。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，抗凍魚血液中有抗凍蛋白afp，對冰

晶具有較高的親和力，能夠附著到冰晶表面，阻止冰晶長大，因此，

抗凍魚能夠在低于血漿冰點(diǎn)的溫度下生存，而血漿不凝固，達(dá)到抗

凍效果。目前，科學(xué)家不僅掌握了抗凍蛋白基因afp的序列信息，

也對抗凍蛋白afp有了較為深入的了解。一.目的基因的篩選與獲取1.從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中篩選。2.利用PCR擴(kuò)增抗凍蛋白基因afp（3）原理：DNA半保留復(fù)制。轉(zhuǎn)基因抗凍番茄（1）發(fā)明人：1985年，穆里斯等人，為此，1993年穆里斯獲得諾貝爾化

學(xué)獎(jiǎng)（我國臺灣科學(xué)家錢嘉韻也作出了重要貢獻(xiàn)）。（2）概念：PCR全稱聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是在體外提供參與DNA復(fù)制的各種

組分與反應(yīng)條件，對目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。從基因文庫中獲取、人工合成、利用PCR獲取目的基因：抗凍蛋白基因afp1.從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中篩選。2.利用PCR擴(kuò)增抗凍蛋白基因afp轉(zhuǎn)基因抗凍番茄參與的組分在DNA復(fù)制中的作用解旋酶打開DNA雙鏈提供DNA復(fù)制的模板DNA母鏈4種脫氧核苷酸DNA聚合酶引物合成DNA子鏈的原料催化合成DNA子鏈?zhǔn)笵NA聚合酶能夠從引物的3＇端開始連接脫氧核苷酸表3-1DNA復(fù)制所需的基本條件（體外用高溫代替）（體外耐高溫）一.目的基因的篩選與獲取1.從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中篩選。2.利用PCR擴(kuò)增抗凍蛋白基因afp轉(zhuǎn)基因抗凍番茄（4）條件：DNA模板、4種脫氧核苷酸、2種引物、耐高溫的DNA聚合酶。一.目的基因的篩選與獲?。?）擴(kuò)增過程：（5）擴(kuò)增過程：第一輪循環(huán)的產(chǎn)物作為第二輪反應(yīng)的模板，經(jīng)過變性、復(fù)性和延伸三步產(chǎn)生第二輪循環(huán)的產(chǎn)物。第二輪循環(huán)的產(chǎn)物作為第三輪反應(yīng)的模板，經(jīng)過變性、復(fù)性和延伸三步產(chǎn)生第四輪循環(huán)的產(chǎn)物。受熱變性引物

耐高溫的

DNA聚合酶(5)PCR擴(kuò)增過程小結(jié)：1.從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中篩選。2.利用PCR擴(kuò)增抗凍蛋白基因afp轉(zhuǎn)基因抗凍番茄（6）結(jié)果：1個(gè)模板DNA分子經(jīng)過n輪PCR，以

方式擴(kuò)增，可以擴(kuò)增出

個(gè)DNA片段。指數(shù)2n一.目的基因的篩選與獲取1.從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中篩選。2.利用PCR擴(kuò)增抗凍蛋白基因afp轉(zhuǎn)基因抗凍番茄PCR擴(kuò)增儀瓊脂糖凝膠電泳一.目的基因的篩選與獲取利用PCR既可以快速擴(kuò)增特定基因，也可以檢測基因的表達(dá)。下列有關(guān)PCR的敘述錯(cuò)誤的是（）

A.PCR用的DNA聚合酶是一種耐高溫酶

B.變性過程中雙鏈DNA的解開不需要解旋酶

C.復(fù)性過程中引物與模板鏈的結(jié)合遵循堿基互補(bǔ)配對原則

D.延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP和4種核糖核苷酸D二.基因表達(dá)載體的構(gòu)建轉(zhuǎn)基因抗凍番茄核心限制酶切割位點(diǎn)：插入需要轉(zhuǎn)入的目的基因復(fù)制原點(diǎn)：DNA分子復(fù)制起始的地方標(biāo)記基因：鑒定和篩選含有目的基因的

受體細(xì)胞啟動(dòng)子：DNA片段，RNA聚合酶識別和結(jié)合的

部位，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄終止子：DNA片段，終止轉(zhuǎn)錄基因表達(dá)載體中啟動(dòng)子、終止子的來源：①如果目的基因是從自然界中已有的物種中分離出來的，已含有啟動(dòng)子、終止子，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，不需要在質(zhì)粒上接上特定的啟動(dòng)子、終止子。②如果目的基因是通過人工方法合成的，或是cDNA，則目的基因是不含啟動(dòng)子和終止子的。因此，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要在目的基因的前后端接上特定的啟動(dòng)子、終止子。二.基因表達(dá)載體的構(gòu)建轉(zhuǎn)基因抗凍番茄核心基因表達(dá)載體構(gòu)建模式圖質(zhì)粒DNA分子（含抗凍蛋白基因afp）帶有切口的質(zhì)粒目的基因片段DNA連接酶含抗凍蛋白基因afp的重組質(zhì)粒（同種或產(chǎn)生相同末端的限制酶處理）三.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)基因抗凍番茄花粉管通道法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化：指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和

表達(dá)的過程。農(nóng)桿菌在自然條件下能感染雙子葉植物和裸子植物，一般不能感染單子葉植物。其細(xì)胞內(nèi)含有Ti質(zhì)粒，侵染植物細(xì)胞時(shí)，Ti質(zhì)粒的T-DNA可轉(zhuǎn)移至被侵染的細(xì)胞，并將其整合到該細(xì)胞的染色體DNA上。Ti質(zhì)粒T-DNA目的基因構(gòu)建表達(dá)載體含有目的基因的重組Ti質(zhì)粒農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法示意圖：

轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌

導(dǎo)入植物細(xì)胞將目的基因插入染色體DNA中植物細(xì)胞表現(xiàn)新性狀的植株兩次導(dǎo)入細(xì)胞兩次拼接含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌三.將目的基因表導(dǎo)入受體細(xì)胞轉(zhuǎn)基因抗凍番茄農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法Ti質(zhì)?？箖龅鞍谆騛fp構(gòu)建含抗凍蛋白基因afp的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入普通番茄細(xì)胞插入番茄細(xì)胞染色DNA上表達(dá)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌思考：受體細(xì)胞選擇體細(xì)胞還是受精卵？三.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)基因抗凍番茄Ca2+處理（使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)）原核生物(常用)花粉管通道法動(dòng)物顯微注射法體細(xì)胞或受精卵受精卵農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法生物種類導(dǎo)入方法受體細(xì)胞

植物大腸桿菌

最為廣泛在基因工程中，為將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，在農(nóng)桿菌中常含有一個(gè)Ti質(zhì)粒。某科研小組欲將某抗蟲基因?qū)肽持参?，下列分析錯(cuò)誤的是（

）（單選）A．Ti質(zhì)粒含有對宿主細(xì)胞生存具有決定性作用的基因，是基因工程中重要的載體。B．用Ca2＋處理細(xì)菌是重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌中的重要方法。C．土壤農(nóng)桿菌成功感染植物細(xì)胞，可通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)將該細(xì)胞培養(yǎng)成具有抗蟲性狀的植物。D．若能夠在植物細(xì)胞中檢測到抗蟲基因，則說明將重組質(zhì)粒成功地導(dǎo)入到了受體細(xì)胞。A四.目的基因檢測與鑒定轉(zhuǎn)基因抗凍番茄分子水平檢測個(gè)體生物學(xué)水平鑒定利用PCR技術(shù)檢測是否插入抗凍蛋白基因afp利用PCR技術(shù)檢測是否轉(zhuǎn)錄出mRNA利用抗原-抗體雜交技術(shù)檢測是否產(chǎn)生抗凍蛋白afp栽種在寒冷環(huán)境中下列技術(shù)依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原理的是（

）（單選）①檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因；

②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA；

③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)；

④通過觀察害蟲吃棉葉是否死亡判斷棉花是否被賦予了抗蟲特性。A．①②③④B．①②C．①②④D．①②③B轉(zhuǎn)基因抗凍番茄的基本操作流程圖3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

將含有抗凍

蛋白基因afp的

Ti質(zhì)粒重新導(dǎo)入農(nóng)桿菌，再把含有重組質(zhì)

粒的農(nóng)桿菌導(dǎo)入普通番茄細(xì)胞在分子水平

和個(gè)體生物學(xué)水平檢測和鑒定抗凍蛋白基因afp是否穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性1.目的基因的篩選與獲取2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建

用限制酶切割

Ti載體和含有抗凍蛋白基因afp的DNA片段，然后用DNA連接酶連接，構(gòu)建基因表達(dá)載體4.目的基因的檢測與鑒定獲取農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒篩選和獲取抗凍蛋白基因afp目的基因的篩選與獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定有了目的基因，我們才能賦予一種生物以另一種生物的遺傳特性。使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并可進(jìn)行遺傳、表達(dá)和發(fā)揮作用。載體進(jìn)入受體細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)，才能實(shí)現(xiàn)一種生物的基因在另一種生物中的轉(zhuǎn)化。才能確定目的基因是否真正在受體細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳和正確表達(dá)。前提核心關(guān)鍵保證小結(jié)謝謝觀看！廣州市協(xié)和中學(xué)

李麗基因工程的基本操作程序(第2課時(shí)答疑)高二—人教版—生物學(xué)選擇性必修3—第3章1.

PCR反應(yīng)為什么需要2種引物？思考引物的作用：使DNA聚合酶能夠從引物的3‘端開始連接脫氧核苷酸。5＇目的基因3＇3＇5＇5＇3＇3＇5＇引物1引物22.PCR復(fù)性的過程一定是引物與DNA模板鏈結(jié)合嗎？思考

復(fù)性時(shí)引物與DNA模板的結(jié)合是隨機(jī)的，也存在解開的兩條DNA單鏈的結(jié)合，但兩條模板鏈重新結(jié)合的概率較低，原因是：①模板鏈一般比較長，比引物復(fù)雜得多，重新結(jié)合的概率較低。②加入引物的量足夠多，而模板鏈數(shù)量少，引物與模板之間的碰

撞結(jié)合機(jī)會，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模板互補(bǔ)鏈之間的碰撞機(jī)會。3.用PCR可以擴(kuò)增mRNA嗎？思考mRNA不可以直接擴(kuò)增，需要將它逆轉(zhuǎn)錄為cDNA再進(jìn)行擴(kuò)增。單鏈RNA逆轉(zhuǎn)錄酶雜交雙鏈RNA鏈DNA鏈核酸酶H單鏈DNADNA聚合酶雙鏈DNA（RNaseH）由mRNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA的過程示意圖思考4.利用PCR獲取目的基因時(shí)至少要經(jīng)過幾次循環(huán)才能分離出目的基因？至少要三次循環(huán)。第一次循環(huán)第二次循環(huán)第三次循環(huán)5.PCR技術(shù)中引物是什么？引物設(shè)計(jì)的依據(jù)是什么？如圖所示的兩組引物（只標(biāo)注了部分堿基序列）都不合理，請分別說明理由。引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對的短單鏈核酸。引物可以是DNA單鏈，也可以為RNA單鏈。細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制通常以RNA單鏈為引物；細(xì)胞外（P