3.2基因工程的基本操作程序(2) 课件(共16张PPT)人教版高中生物选修三
文档属性
| 名称 | 3.2基因工程的基本操作程序(2) 课件(共16张PPT)人教版高中生物选修三 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-12 15:04:01 | ||
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文档简介
(共16张PPT)
探究·实践
基因工程的基本操作程序
1.DNA体外扩增的原理
PCR利用了DNA热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。
PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器，一次PCR一般要经历30次循环。
PCR 的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。
实验原理
2.DNA片段电泳鉴定的原理
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，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。
在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。
凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
实验原理
3.材料用具
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电泳装置（包括电泳仪、电泳槽等）
PCR仪
微量离心管
微量移液器
电泳装置
⑤4种脱氧核苷酸等量混合液、2种引物、
模板DNA、TaqDNA聚合酶(耐高温的DNA 聚合酶)
扩增缓冲液、无菌水。
⑥电泳缓冲液、凝胶载样缓冲液、琼脂糖和核酸染料等
3.材料用具
在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。
凝胶电泳原理示意图
加样孔→
4.结果分析
DNA片段的扩增及电泳鉴定
实践·探究
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）
一条条带
1.你是否成功扩增出DNA片段？判断的依据是什么？
2.本实验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 。
750bp
0次
12次
12次
30次
30次
Marker
四、结果分析与评价
四、结果分析与评价
DNA片段的扩增及电泳鉴定
实践·探究
漏加了PCR反应成分，耐高温的DNA聚合酶失活，PCR程序设置不合理等
①引物设计不合理；
②复性温度过低；
③模板DNA污染。
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？
用EcoRI和HindⅢ两种限制酶处理同一DNA片段(限制酶在对应切点一定能切开)，酶切位点及酶切产物分离结果如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A. 图1中两种限制酶识别的脱氧核苷酸序列不同
B. 图1中的两种限制酶与解旋酶均能催化氢键断裂
C. 图2中的泳道1可能是HindⅢ作用后得到的酶切产物
D. 若同时用EcoR I和HindⅢ处理该DNA电泳后得到4种产物
【例】用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水。PCR时加入的模板DNA如图所示。据此做出分析不合理的是( )
A.PCR产物的分子大小在250至500 bp之间
B.3号样品为不含目的基因的载体DNA
C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D.10号的电泳结果起对照作用
B
4.基因工程为植物育种提供了技术保障。如图为植物育种的过程(字母代表相应的物质或结构,数字代表过程或方法)。下列说法正确的是
A①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶
B.②过程常用的方法是农杆菌转化法
C.③④过程为脱分化和再分化,该过程没有体现植物细胞的全能性
D.转基因生物DNA上是否插人目的基因，可用抗原-抗体杂交技术检测
目的基因
愈伤组织
脱分化 再分化
1.研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上，然后用它侵染番茄细胞，获得了抗冻的番茄品种。判断下列相关表述是否正确。
（1）afp基因是培育抗冻番茄用到的目的基因。 （ ）
（2）构建含有afp基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶（ ）
（3）只要检测出番茄细胞中含有afp基因，就代表抗冻番茄培育成功（ ）
2.利用PCR既可以快速扩增特定基因，也可以检测基因的表达。下列有关PCR的叙述错误的是 （ ）
A.PCR用的DNA聚合酶是一种耐高温酶
B.变性过程中双链DNA的解开不需要解旋酶
C.复性过程中引物与模板链的结合遵循碱基互补配对原
D.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP和 4种核糖核苷酸
课堂练习
2.八氢番茄红素合酶（其基因用psy表示） 和胡萝卜素脱饱和酶（其基因用crtⅠ表示）参与β-胡萝卜素的合成。pmi为磷酸甘露醇异构酶基因，它编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长。科学家将psy和crtⅠ基因转入水稻，使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素，由此生产出的大米称为 “黄金大米”。请根据以上信息回答下列问题。
（1）科学家在培育“黄金大米”时，将ctrⅠ和psy基因导入含pmi基因的质粒中，构建了质粒pSYN12424。
该项研究的目的基因是___________________________ ，
标记基因是_________________________ ，
质粒pSYN12424的作用是 。
ctrⅠ基因和psy基因
pmi基因
将目的基因导入水稻细胞
（2）在构建质粒载体时，目的基因序列中能否含有用到的限制酶的识别序列？为什么？
不能。如果目的基因序列中含有用到的限制酶的识别序列，限制酶可能将它切断。
下面是将乙肝病毒控制合成的病毒表面主蛋白的基因HBsAg导入酵母菌生产乙肝疫苗的过程。
5’AOX1和3’AOX1（TT）是基因AOX1的启动子和终止子;改造后的重组质粒在特定部位酶切后形成的重组DNA片段可以整合到酵母菌染色体上，最终实现目的基因的表达。
(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心,一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分 。
(2)如果要将HBsAg基因和pPIC9K质粒重组，应该在HBsAg基因两侧的A和B位置接上
____________________限制酶识别序列，（SnaBⅠ、AvrⅡ、SacⅠ、Bgl Ⅱ四种限制酶的识别序列均不相同），这样设计的优点是避免质粒和目的基因自身环化。
目的基因、启动子、终止子、标记基因等
(3)根据步骤2可知，步骤1将重组质粒先导入大肠杆菌的目的是___________________。
(4)为了确认巴斯德毕赤酵母菌转化是否成功，在培养基中应该加入_______以便筛选。
(5)培育转化酵母细胞所利用的遗传学原理是_____________________。
获得大量重组质粒
卡拉霉素
基因重组
下面是将乙肝病毒控制合成的病毒表面主蛋白的基因HBsAg导入酵母菌生产乙肝疫苗的过程。
5’AOX1和3’AOX1（TT）是基因AOX1的启动子和终止子;改造后的重组质粒在特定部位酶切后形成的重组DNA片段可以整合到酵母菌染色体上，最终实现目的基因的表达。
探究·实践
基因工程的基本操作程序
1.DNA体外扩增的原理
PCR利用了DNA热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。
PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器，一次PCR一般要经历30次循环。
PCR 的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。
实验原理
2.DNA片段电泳鉴定的原理
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，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。
在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。
凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
实验原理
3.材料用具
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电泳装置（包括电泳仪、电泳槽等）
PCR仪
微量离心管
微量移液器
电泳装置
⑤4种脱氧核苷酸等量混合液、2种引物、
模板DNA、TaqDNA聚合酶(耐高温的DNA 聚合酶)
扩增缓冲液、无菌水。
⑥电泳缓冲液、凝胶载样缓冲液、琼脂糖和核酸染料等
3.材料用具
在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。
凝胶电泳原理示意图
加样孔→
4.结果分析
DNA片段的扩增及电泳鉴定
实践·探究
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）
一条条带
1.你是否成功扩增出DNA片段？判断的依据是什么？
2.本实验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 。
750bp
0次
12次
12次
30次
30次
Marker
四、结果分析与评价
四、结果分析与评价
DNA片段的扩增及电泳鉴定
实践·探究
漏加了PCR反应成分，耐高温的DNA聚合酶失活，PCR程序设置不合理等
①引物设计不合理；
②复性温度过低；
③模板DNA污染。
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？
用EcoRI和HindⅢ两种限制酶处理同一DNA片段(限制酶在对应切点一定能切开)，酶切位点及酶切产物分离结果如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A. 图1中两种限制酶识别的脱氧核苷酸序列不同
B. 图1中的两种限制酶与解旋酶均能催化氢键断裂
C. 图2中的泳道1可能是HindⅢ作用后得到的酶切产物
D. 若同时用EcoR I和HindⅢ处理该DNA电泳后得到4种产物
【例】用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水。PCR时加入的模板DNA如图所示。据此做出分析不合理的是( )
A.PCR产物的分子大小在250至500 bp之间
B.3号样品为不含目的基因的载体DNA
C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D.10号的电泳结果起对照作用
B
4.基因工程为植物育种提供了技术保障。如图为植物育种的过程(字母代表相应的物质或结构,数字代表过程或方法)。下列说法正确的是
A①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶
B.②过程常用的方法是农杆菌转化法
C.③④过程为脱分化和再分化,该过程没有体现植物细胞的全能性
D.转基因生物DNA上是否插人目的基因，可用抗原-抗体杂交技术检测
目的基因
愈伤组织
脱分化 再分化
1.研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上，然后用它侵染番茄细胞，获得了抗冻的番茄品种。判断下列相关表述是否正确。
（1）afp基因是培育抗冻番茄用到的目的基因。 （ ）
（2）构建含有afp基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶（ ）
（3）只要检测出番茄细胞中含有afp基因，就代表抗冻番茄培育成功（ ）
2.利用PCR既可以快速扩增特定基因，也可以检测基因的表达。下列有关PCR的叙述错误的是 （ ）
A.PCR用的DNA聚合酶是一种耐高温酶
B.变性过程中双链DNA的解开不需要解旋酶
C.复性过程中引物与模板链的结合遵循碱基互补配对原
D.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP和 4种核糖核苷酸
课堂练习
2.八氢番茄红素合酶（其基因用psy表示） 和胡萝卜素脱饱和酶（其基因用crtⅠ表示）参与β-胡萝卜素的合成。pmi为磷酸甘露醇异构酶基因，它编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长。科学家将psy和crtⅠ基因转入水稻，使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素，由此生产出的大米称为 “黄金大米”。请根据以上信息回答下列问题。
（1）科学家在培育“黄金大米”时，将ctrⅠ和psy基因导入含pmi基因的质粒中，构建了质粒pSYN12424。
该项研究的目的基因是___________________________ ，
标记基因是_________________________ ，
质粒pSYN12424的作用是 。
ctrⅠ基因和psy基因
pmi基因
将目的基因导入水稻细胞
（2）在构建质粒载体时，目的基因序列中能否含有用到的限制酶的识别序列？为什么？
不能。如果目的基因序列中含有用到的限制酶的识别序列，限制酶可能将它切断。
下面是将乙肝病毒控制合成的病毒表面主蛋白的基因HBsAg导入酵母菌生产乙肝疫苗的过程。
5’AOX1和3’AOX1（TT）是基因AOX1的启动子和终止子;改造后的重组质粒在特定部位酶切后形成的重组DNA片段可以整合到酵母菌染色体上，最终实现目的基因的表达。
(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心,一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分 。
(2)如果要将HBsAg基因和pPIC9K质粒重组，应该在HBsAg基因两侧的A和B位置接上
____________________限制酶识别序列，（SnaBⅠ、AvrⅡ、SacⅠ、Bgl Ⅱ四种限制酶的识别序列均不相同），这样设计的优点是避免质粒和目的基因自身环化。
目的基因、启动子、终止子、标记基因等
(3)根据步骤2可知，步骤1将重组质粒先导入大肠杆菌的目的是___________________。
(4)为了确认巴斯德毕赤酵母菌转化是否成功，在培养基中应该加入_______以便筛选。
(5)培育转化酵母细胞所利用的遗传学原理是_____________________。
获得大量重组质粒
卡拉霉素
基因重组
下面是将乙肝病毒控制合成的病毒表面主蛋白的基因HBsAg导入酵母菌生产乙肝疫苗的过程。
5’AOX1和3’AOX1（TT）是基因AOX1的启动子和终止子;改造后的重组质粒在特定部位酶切后形成的重组DNA片段可以整合到酵母菌染色体上，最终实现目的基因的表达。