lilin人教版教学课件高二生物(基因工程的基本操作程序)
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新教材高中生物第3章基因工程第2节基因工程的基本操作程序ppt课件新人教版选择性必修3
了抗虫的相关特性
提示:①-c;②-a;③-b。
探究一 目的基因的筛选与获取
PCR 反应的分析 (1)PCR 反应过程通过高温使双链 DNA 分子间的氢键打开,此过程不需要解旋酶。 (2)在 PCR 反应过程中需要控制不同的温度,高温变性,低温复性,中温延伸。 (3)耐高温的 DNA 聚合酶只在延伸过程中发挥作用,而其他两个过程不需要酶的参与, 但是耐高温的 DNA 聚合酶的最大耐受温度应高于 PCR 反应体系的最高温度。
第3章 基因工程
第 2 节 基因工程的基本操作程序
学习目标
1.结合转基因抗虫棉的培育过程,阐明基因工程的基本操作程序。 2.结合 DNA 复制过程,说出 PCR 反应所需要的条件,并能描述 PCR 扩增的过程, 培养归纳、比较等分析问题的能力和科学探究的能力。 3.通过分析示意图或资料,描述基因表达载体的构建过程,并尝试构建一个完 整的基因表达载体。 4.运用归纳和比较的方法,概述将目的基因导入受体细胞的方法以及目的基因 的检测与鉴定方法,进而培养归纳、比较等分析问题的能力。 5.通过实验“DNA 片段的扩增及电泳鉴定”,进一步明确 PCR 扩增过程,说明各 成分和操作步骤的意义,并用琼脂糖凝胶电泳检测 PCR 扩增结果,提升科学探究能 力。
【例 1】利用 PCR 将某小段 DNA 分子扩增 n 代,需 ( )
②操作过程。
a.从新鲜叶片上取下的圆形小片与农杆菌共培养 筛选转化细胞 再生成植株。
b.将花序直接浸没在含有 农杆菌 的溶液中 培养植株并获得 种子 筛选、
鉴定。
(3)花粉管通道法。
①用微量注射器将含 目的基因的 DNA 溶液 直接注入子房。
②植物受粉一定时间内 剪去 柱头 将 DNA 溶液滴加在花柱切面上 目的基因
基因工程的基本操作程序课件-高二下学期生物人教版选择性必修3 (1)
没有抗虫基 因的棉植株 接种
虫没有死
没有表达
有抗虫基因 棉铃虫
的棉植株
虫被杀死
目的基因表达
转基因生物 抗病毒(菌)植物
抗盐植物 抗除草剂植物
检测方法 病毒(菌)感染
盐水浇灌 喷洒除草剂
非转基因
转Bt基因
观察指标 未侵染上病斑
PCR扩增目的
6、DNA半保留复制的原则：碱基互补配对原则 DNA半保留复制的方向：从子链的5′端向3′端延伸
游离的磷酸基团
DNA半保留复制的条件
解旋
酶：解旋酶 （体外用高温代替）
合成子链 重新螺旋
模板：DNA两条单链（DNA母链）
原料：4种游离的脱氧核苷酸
酶： DNA聚合酶
羟基
引物
（体外用耐高温的DNA聚合酶）
A.基因表达载体的构建是基因工程的核心 B.基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分 C.目的基因主要是指编码蛋白质的基因 D.构建的基因表达载体都是相同的 解析:由于受体细胞不同,基因表达载体的构建也会有差别,不可能都是相同的。
下图为基因表达载体的模式图。若结构X是表达载体所必需的,则X最可
下列关于两者共同点的叙述,正确的是( B ) P50随堂训练2
①边解旋边复制 ②遵循碱基互补配对原则
③需要引物
④过程可分为变性、复性、延伸等步骤
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
【P79旁栏思考】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（与RNA互补的 DNA链），再进行扩增。
完成以后， 常采用琼脂 糖凝胶电泳 来鉴定PCR 的产物
第三轮的产物
练习与应用（书本P83）
人教版高二生物选修三1.2基因工程的基本操作程序课件 (共44张PPT)
6.人工合成目的基因的前提条件是什么?
7.基因工程的核心步骤是什么,目的是什么?
8.一个基因表达载体有哪几部分构成?分别什么 作用?
(二)利用PCR技术扩增目的基因
1、概念：PCR全称为__多__聚__酶__链__式__反__应__，是一项在生 物_体__外_复制_特__定__D_N__A_片__段__的核酸合成技术
检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株
的耐盐性。
答案：（1）a a （2）基因枪 法（花粉管通道法） （3）植物组织培养（1分） 脱分化 （去分化） 再分化 （4）耐盐基因（目的基因） 一定 浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）
练习
4）有关基因工程的叙述正确的是 （ D ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供 资料
DNA
mRNA
多肽链
转录 翻译
三维结构 折叠
预期功能 生物功能
2、目标P26：
根据人们对 蛋白质功能 的特定需求， 对蛋白质的 结构 进行分子设计。
3、实质： 基因改造
蛋白质工程的概念
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其 与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因 合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白 质，以满足人类对生产和生活的需求。
原核生物基因结构
非编码区 编码区上游
启动子
编码区
非编码区
编码区下游 终止子
编码区 ：能转录相应的信使RNA，能 编码蛋白质
①不能转录为信使RNA，不能 非编码区 编码蛋白质。
②有调控遗传信息表达的核 苷酸序列.包括启动子和终止子
基因结构
非编码区 编码区上游
7.基因工程的核心步骤是什么,目的是什么?
8.一个基因表达载体有哪几部分构成?分别什么 作用?
(二)利用PCR技术扩增目的基因
1、概念：PCR全称为__多__聚__酶__链__式__反__应__，是一项在生 物_体__外_复制_特__定__D_N__A_片__段__的核酸合成技术
检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株
的耐盐性。
答案：（1）a a （2）基因枪 法（花粉管通道法） （3）植物组织培养（1分） 脱分化 （去分化） 再分化 （4）耐盐基因（目的基因） 一定 浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）
练习
4）有关基因工程的叙述正确的是 （ D ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供 资料
DNA
mRNA
多肽链
转录 翻译
三维结构 折叠
预期功能 生物功能
2、目标P26：
根据人们对 蛋白质功能 的特定需求， 对蛋白质的 结构 进行分子设计。
3、实质： 基因改造
蛋白质工程的概念
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其 与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因 合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白 质，以满足人类对生产和生活的需求。
原核生物基因结构
非编码区 编码区上游
启动子
编码区
非编码区
编码区下游 终止子
编码区 ：能转录相应的信使RNA，能 编码蛋白质
①不能转录为信使RNA，不能 非编码区 编码蛋白质。
②有调控遗传信息表达的核 苷酸序列.包括启动子和终止子
基因结构
非编码区 编码区上游
人教版高中生物选修3专题1第2节基因工程的基本操作程序(共42张PPT)
主要是指编码蛋白质的结构基因，也可以 是一些具有调控作用的因子。
目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌 抗虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、人胰 岛素基因等。
（一）获取目的基因的常用方法有哪些?
初始目的基因的来源 1. 从生物中直接获取 2. 人工合成
注意：要保持基因的完整性
目的基因的核苷酸序列未知）含有某种生物不同基因的许多DNA片断， 导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有 这种生物的不同基因，称为基因。基因基因组
部分基因 （如:cDNA）•9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/8/122021/8/12Thursday, August 12, 2021 •10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/8/122021/8/122021/8/128/12/2021 9:54:53 PM •11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/8/122021/8/122021/8/12Aug-2112-Aug-21 •12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/8/122021/8/122021/8/12Thursday, August 12, 2021
PCR技术扩增与DNA复制的比较
碱基互补配对 四种脱氧核苷酸
模板、能量、酶
DNA在高温下 变性解旋
体外复制
解旋酶催化 细胞核内
热稳定的DNA聚合酶 细胞内的DNA聚合酶
大量的DNA片段 形成整个DNA分子
3.人工合成
——根据已知的氨基酸序列合成DNA 蛋白质的氨基酸序列
目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌 抗虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、人胰 岛素基因等。
（一）获取目的基因的常用方法有哪些?
初始目的基因的来源 1. 从生物中直接获取 2. 人工合成
注意：要保持基因的完整性
目的基因的核苷酸序列未知）含有某种生物不同基因的许多DNA片断， 导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有 这种生物的不同基因，称为基因。基因基因组
部分基因 （如:cDNA）•9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/8/122021/8/12Thursday, August 12, 2021 •10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/8/122021/8/122021/8/128/12/2021 9:54:53 PM •11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/8/122021/8/122021/8/12Aug-2112-Aug-21 •12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/8/122021/8/122021/8/12Thursday, August 12, 2021
PCR技术扩增与DNA复制的比较
碱基互补配对 四种脱氧核苷酸
模板、能量、酶
DNA在高温下 变性解旋
体外复制
解旋酶催化 细胞核内
热稳定的DNA聚合酶 细胞内的DNA聚合酶
大量的DNA片段 形成整个DNA分子
3.人工合成
——根据已知的氨基酸序列合成DNA 蛋白质的氨基酸序列
3.2.2 基因工程的基本操作程序 (第2课时)课件高二下学期生物人教版选择性必修3.ppt
检测对象 目的基因
检测方法 DNA 分子杂交技术
检测工具 基因探针 带有标记（放射性同位素标记、荧光分子
标记等）的目的基因片段
RNA 水平检测
检测目的 检测目的基因是否转录出 mRNA
检测对象 检测工具
目的基因转录的 mRNA
检测方法 RNA 分子杂交技术
用探针和转基因生物的mRNA杂交，若出现杂交带，表 明目的基因转录出了 mRNA
大肠杆菌 CaCl2 感受态细胞
溶于缓冲液中的重组 DNA分子
转化
(重组 DNA 分子进入 受体细胞)
小结
转化：目的基因进入受体细胞，并且在受体细胞内维持稳定并表达
的过程，称为转化。
常用 转化 方法
目的基因导入植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
目的基因导入动物细胞： 显微注射法
目的基因导入微生物细胞：Ca2+转化法（感受态细胞）
目的基因
所需的基因
组成
标记基因 启动子 终止子
鉴别受体细胞是否含有目的基因 RNA 聚合酶识别和结合的位点，驱动 基因转录 mRNA
终止基因转录 mRNA
03
将目的基因导入 受体细胞
将目的基因导入受体细胞
构建好的基因表达载体需要通过一定的方式才能进入受体 细胞。
必修二中学习的格里菲思实验：
格里菲思在1928年利用肺炎链球菌 与老鼠所进行的一系列生物学实验。 实验结果显示，细菌的遗传讯息， 会因为“转化”作用而发生改变。
导入了棉花细胞。
将目的基因导入植物细胞
农杆菌转化法
将目的基因插入 Ti 质粒的 T-DNA 中， 通过农杆菌的转化作用，就可以使目的 基因进入植物细胞。
3.2 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
都由能够编码蛋白质的 编码区 和具有调控作用 相同点
的 非编码 区组成的
原核生物的基因： 不能编码蛋白质的序列 = 非编码区 真核生物的基因： 不能编码蛋白质的序列 = 非编码区+内含子
2. 筛选合适的目的基因
（1）较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 （2）实例：Bt 抗虫蛋白基因（Bt 基因）的筛选过程
每次循环一般可以分为_变___性_、_复__性__、_延__伸__三步。 由于延伸后得到的_产__物__又可以作为下一个循环的_模__板__，因而 每一次循环后目的基因的量可以增加_一__倍__，即成_指__数__形式扩增 （约为2n，其中n为扩增循环的次数）。
③PCR扩增目的基因的过程：
1)变性 冷却
③PCR扩增目的基因的过程：
1)变性 冷却 2)复性 加热 3)延伸
5’
3’
5’
3’
3’
5’
第3步：延伸
3’
5’ 5’
3’
3’
5’
当温度上升到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，根据碱基互补配对原则，加到引物的3’端，合成新的
DNA链。DNA新链延伸的方向： 5’端 → 3’端
2)复性
加热
3)延伸
预变性 90 ℃以上 增加大分子模板DNA彻底变性的概率
5’
3’
3’
5’
第1步：变性
5’
3’
当温度>90℃时，双链DNA
3’
5’ 解旋为单链。断氢键
③PCR扩增目的基因的过程：
1)变性 冷却 2)复性 加热 3)延伸
5’
3’
5’