人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序一等奖ppt课件

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转基因抗虫棉幼虫取食后死亡
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。
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呢？
苏云金杆菌伴孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫，将该细菌的“杀虫基因”转到棉花里，让棉花也能产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。
基因工程的基本操作程序
前提：目的基因的筛选与获取
核心：基因表达载体的构建
关键：将目的基因导入受体细胞
保证：目的基因的检测与鉴定
基因工程的基本操作程序：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就是目的基因，根据不同的需要，目的基因是不同的，主要是指编码蛋白质的基因。
不能编码蛋白质，调控遗传信息的表达
启动子: RNA聚合酶结合位点，转录起始的信号
终止子: 终止mRNA合成
不能编码蛋白质的序列=内含子+非编码区序列
含有某种生物全部基因片段的重组DNA的克隆群体
含有某种生物部分基因片段的重组DNA的克隆群体
每个基因和载体结合重组DNA分子
DNA连接酶与载体连接
PCR由穆里斯等人于1985年发明，于1993年获得诺贝尔化学奖
PCR是聚合酶链式反应的缩写，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，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
原理：DNA半保留复制的原理目的：对目的基因的核苷酸序列进行大量复制优势：可以在短时间内大量扩增目的基因
DNA复制所需的基本条件
PCR要求： ①90℃以上高-温变性②Mg2+缓冲液激活DNA聚合酶③耐高温的DNA聚合酶催化合成DNA子链④原料dNTP（dATP、dTTP、dCTP、dGTP）并可提供能量⑤复性：50℃引物结合单链DNA；延伸：72℃碱基配对DNA单链
引物是决定PCR特异性的关键，体内复制的引物为RNA单链，体外复制的引物一般为DNA单链。一般需要2两种引物，延伸方向5’→3’
引物设计的要求：①引物内部不能发生局部碱基互补配对②两种引物之间不能在局部发生碱基互补配对③引物长度适宜，不能太长
延伸过程是否一定需要引物呢？
是的，DNA聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有核苷酸片段的3’端的羟基上
1、若想获得以下已知序列的DNA片段，设计了一些PCR引物，应选用的PCR引物是______(从引物①②③④中选)
①5′AACTATGCGCTCATGA3′②5′GCAATGCGTAGCCTCT3′③5′AGAGGCTACGCATTGC3′④5′TCATGAGCGCATAGTT3′
DNA序列(虚线处省略了部分核苷酸序列)
2、若如表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，若想获得未知序列，选用的PCR引物应是______
①dNTP共有四种，碱基处为A、T、G、C分别对应的为________________________②图中五碳糖应为_________③图中_____为脱氧核苷酸
dATP、dTTP、dGTP、dCTP
延伸过程是否需要ATP供能？
不需要，由dNTP水解供能
PCR广增DNA规律：1个DNA，1对引物 (A与B)通过PCR扩增n次①子代DNA分子数为: ；②子代DNA分子中含模板链DNA分子数为: ；③子代含有完整目的基因数目: ；④子代DNA分子中含引物A (或B) 的DNA分子数为: ；⑤复制过程中共需引物： ；⑥第n次复制需要引物： 。
1、“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段,若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”,需在PCR反应中加入两种引物,两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子,如图乙所示：
Ⅰ.第⑤种DNA分子有_____个Ⅱ.第①②种DNA分子有_____个Ⅲ.第③④种DNA分子有_____个
复性的过程一定是引物与DNA模板链结合吗？
原因是:①模板链一般比较长，比引物复杂得多，重新结合的概率较低；②加入引物的量足够多，而模板链数量少，引物与模板之间的碰撞结合机会，远远高于模板互补链之间的碰撞机会。
复性时引物与DNA模板的结合是随机的，也存在解开的两条DNA单链的结合，但两条模板链重新结合的概率较低。
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。
如何对产物进行鉴定呢 ？
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，这些带电分子会向看与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就叫电泳。
较小的DNA片段在凝胶中的移动相对容易，较大的DNA片段移动难。
当电泳结束时，比较DNA样品所在的位置和一系列已知大小的DNA片段的位置(标准)，这些已知大小的片段称为DNA分子量标准样
边解旋、边复制（有冈崎片段）
需在不同温度下进行（90℃以上变性、50℃左右复性、72℃左右延伸）
DNA母链作为模板、引物、4种脱氧核苷酸为原料（实为dNTP）
新链都是从5’端向3’端延伸
体外-PCR扩增仪（PCR仪）
耐高温DNA聚合酶（Taq酶）
大量的DNA片段（目的基因）
PCR与体内DNA复制的比较
DNA序列已知，长度短不易获得根据已知氨基酸序列合成合
单链DNA (cDNA)
双链DNA（目的基因）
直接从受体细胞获取目的基因---鸟枪法
限制酶将供体细胞的DNA切成许多片段
这些片段分别载入运载体
分别转入不同的受体细胞大量增殖
从中找出含有目的基因的细胞（菌落原位杂交法、基因产物检测法等）
分离目的基因的DNA片段
原核基因、质粒或病毒基因等可以采用此方法
目的基因如何导入受体细胞进行表达呢？
基因表达载体的构建这一步是基因工程的核心工作
目的：使目的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。
组成：目的基因、标记基因、启动子、终止子等（若需要能完成自主复制，还应有复制原点）
RNA聚合酶识别和结合的部位，位于基因首端驱动基因转录出mRNA
一段有特殊结构的片段，位于基因的尾端，终止基因的转录
一段特殊的基因序列，目的是 筛选含有目的基因的受体细胞
插入目的基因：编码蛋白质的结构基因
一段有特殊结构的 DNA片段，用于启动DNA复制
易混概念辨析：①启动子和终止子是一段DNA片段，是转录 的起点与终点；②起始密码子和终止密码子是上3个相邻的碱基，是翻译的起点与终点。
抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等
构建重组DNA分子需要的酶：同种限制酶和DNA连接酶。
单酶切：一般指用同一种限制酶分别切割载体和含有目的基因的DNA片段再用 DNA连接酶把两者连接。
单酶切缺点：质粒重新环化目的基因自身环化质粒与目的基因反向连接
双酶切的优点：防止质粒重新环化防止质粒与目的基因反向连接防止目的基因自身环化
1、如图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中PstⅠ、Sma Ⅰ、EcRⅠ、ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列说法错误的是（ ）
A.卡那霉素抗性基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来B.表达载体构建时需要用到限制酶Sma ⅠC.图示过程是基因工程的核心步骤D.除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子
2、以下关于基因表达载体的构建的说法正确的是 （ ）A.基因表达载体的构建是在生物体的细胞内完成的B.基因表达载体中只有启动子才能驱动目的基因转录出mRNAC.基因表达载体的组成应包括启动子、终止密码子、目的基因、标记基因等D.基因表达载体通常采用抗生素合成基因作为标记基因
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