生物人教版（2019）选择性必修3 3.2基因工程的基本操作程序（共22张ppt2份视频）课件
文档属性
| 名称 | 生物人教版（2019）选择性必修3 3.2基因工程的基本操作程序（共22张ppt2份视频）课件 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 23.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-15 23:29:50 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
知识回顾
限制性内切核酸酶（限制酶）
重组DNA技术的基本工具
DNA连接酶
载体
“分子手术刀”
“分子缝合针”
“分子运输车”
基因工程的基本操作程序
情景任务：
资料1：我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。
资料2：苏云金杆菌能产生苏云金杆菌伴孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体。因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。
如果你是科学家，你想帮助棉农解决这一难题，如何能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种呢？
1.目的基因的筛选与获取
4.目的基因的检测与鉴定
2.基因表达载体的构建
3.将目的基因导入受体细胞
基因工程的基本操作程序
探究一、目的基因的筛选与获取
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；
与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。（Bt抗虫蛋白基因：转基因抗虫棉）。
主要是编码特定蛋白质的基因
实例
【活动1】阅读课本76页和77页1-3段及第一个相关信息；
（1）明确目的基因的概念和实例；
（2）筛选合适的目的基因的方法。
探究一、目的基因的筛选与获取
筛选方法
【活动1】阅读课本76页和77页1-3段及第一个相关信息；
（1）明确目的基因的概念和实例；
（2）筛选合适的目的基因的方法。
从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。
测序技术
序列数据库
序列比对工具
PCR技术
获取一个Bt基因之后，是否就该立即开始准备转基因操作？
苏云金杆菌
提取
Bt基因
快速获得大量Bt基因
【活动2】自主阅读教材P76-77“PCR”相关内容，思考下列问题：
（1）PCR的概念；（2）PCR的条件；（3）PCR的具体过程。
PCR的概念
聚合酶链式反应，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。
DNA的半保留复制特点？
利用PCR获取和扩增目的基因
体内DNA复制条件 PCR需要的条件
DNA母链 DNA母链
4种脱氧核苷酸 4种脱氧核苷酸
解旋酶 高温（90℃以上）
DNA聚合酶 耐高温的DNA聚合酶
小段单链RNA分子（引物） 小段单链DNA分子（引物）
资料1：
在80-100℃（高温）条件下，DNA双螺旋结构解体，双链打开，这一现象叫做DNA的热变性；当温度降低后，双螺旋结构又会重新合成，即复性。
资料2：
引物是一小段与母链互补配对的核苷酸序列（单链），通常分为RNA引物和DNA引物，能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸。
PCR过程
01
耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶）
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聚合酶的作用下合成新的DNA链。
PCR反应过程
待扩增的DNA片段
3’
3’
5’
5’
3’
5’
3’
5’
变性
PCR反应过程
1）变性（不需要解旋酶）：
当温度上升到_______以上时， 断裂，双链DNA解聚为两条 。
思考：变性的温度为何是90℃以上的一个温度范围，而不是95℃？
因为变性的温度与氢键的数量有关。当氢键数量越多时，所需温度就越高；反之，当氢键数量越少时，所需温度也就越低。
90℃
氢键
单链DNA
第二步：复性
引物1
引物2
DNA引物
3’
5’
3’
5’
5’
5’
思考：为什么需要引物？引物结合在模板链的什么位置？
①因为Taq酶（耐高温的DNA聚合酶）不能从0开始添加核苷酸。
②引物结合在DNA模板链 3'端位置，引导子链从 5'端→3'端方向复制。
3’
3’
PCR反应过程
2）复性：
当温度下降到50℃左右时，两种引物通过 与两条单链DNA结合。
碱基互补配对
第三步：延伸
引物1
引物2
Taq酶
Taq酶
3’
5’
3’
5’
5’
5’
3’
3’
3’
3’
PCR反应过程
3）延伸：
当温度上升到______左右时，溶液中的4种____________在耐高温的____________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
72℃
72℃是Taq酶的最适温度
Taq酶结合在引物的3’端
思考1：为什么温度要上升至72℃？
思考2：Taq酶结合在引物的3’还是5’端？
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
Bt 基因
1、设计引物时，是否需要知道整个目的基因的碱基序列？
只需知道目的基因两侧的核苷酸序列即可
2、要保证两条链同时被扩增，引物至少需要几种？
2种
学以致用
利用PCR扩增Bt基因
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
Bt 基因
3、子链合成的方向是 5‘ -3‘，那么引物的结合位置是？
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
(2)
(1)
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
(4)
(3)
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
Bt 基因
现学现用
（多选）利用PCR扩增Bt 基因时，选择的引物是（ )
引物1：5‘ -CCAG AG-3‘
引物3：3‘ -CCAG AG-5‘
引物2：3‘ -CG CTTT-5‘
引物4：5‘ -CG CTTT-3‘
引物1、2
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
Bt 基因
【活动3】，：
（1）完成导学案PCR过程（三轮）；
（2）小组合作交流总结PCR过程；
（3）派一名成员阐述与展示PCR过程。
总结：PCR扩增规律
（1）若开始只有一个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为 个。
（2）若开始有N个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为 个。
2n
N 2n
PCR扩增方式：
以指数方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）
2n
1.目的基因的筛选与获取
4.目的基因的检测与鉴定
2.基因表达载体的构建
3.将目的基因导入受体细胞
基因工程的基本操作程序
思考：能不能直接将目的基因导入受体细胞，为什么？
知识回顾
限制性内切核酸酶（限制酶）
重组DNA技术的基本工具
DNA连接酶
载体
“分子手术刀”
“分子缝合针”
“分子运输车”
基因工程的基本操作程序
情景任务：
资料1：我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。
资料2：苏云金杆菌能产生苏云金杆菌伴孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体。因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。
如果你是科学家，你想帮助棉农解决这一难题，如何能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种呢？
1.目的基因的筛选与获取
4.目的基因的检测与鉴定
2.基因表达载体的构建
3.将目的基因导入受体细胞
基因工程的基本操作程序
探究一、目的基因的筛选与获取
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；
与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。（Bt抗虫蛋白基因：转基因抗虫棉）。
主要是编码特定蛋白质的基因
实例
【活动1】阅读课本76页和77页1-3段及第一个相关信息；
（1）明确目的基因的概念和实例；
（2）筛选合适的目的基因的方法。
探究一、目的基因的筛选与获取
筛选方法
【活动1】阅读课本76页和77页1-3段及第一个相关信息；
（1）明确目的基因的概念和实例；
（2）筛选合适的目的基因的方法。
从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。
测序技术
序列数据库
序列比对工具
PCR技术
获取一个Bt基因之后，是否就该立即开始准备转基因操作？
苏云金杆菌
提取
Bt基因
快速获得大量Bt基因
【活动2】自主阅读教材P76-77“PCR”相关内容，思考下列问题：
（1）PCR的概念；（2）PCR的条件；（3）PCR的具体过程。
PCR的概念
聚合酶链式反应，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。
DNA的半保留复制特点？
利用PCR获取和扩增目的基因
体内DNA复制条件 PCR需要的条件
DNA母链 DNA母链
4种脱氧核苷酸 4种脱氧核苷酸
解旋酶 高温（90℃以上）
DNA聚合酶 耐高温的DNA聚合酶
小段单链RNA分子（引物） 小段单链DNA分子（引物）
资料1：
在80-100℃（高温）条件下，DNA双螺旋结构解体，双链打开，这一现象叫做DNA的热变性；当温度降低后，双螺旋结构又会重新合成，即复性。
资料2：
引物是一小段与母链互补配对的核苷酸序列（单链），通常分为RNA引物和DNA引物，能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸。
PCR过程
01
耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶）
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聚合酶的作用下合成新的DNA链。
PCR反应过程
待扩增的DNA片段
3’
3’
5’
5’
3’
5’
3’
5’
变性
PCR反应过程
1）变性（不需要解旋酶）：
当温度上升到_______以上时， 断裂，双链DNA解聚为两条 。
思考：变性的温度为何是90℃以上的一个温度范围，而不是95℃？
因为变性的温度与氢键的数量有关。当氢键数量越多时，所需温度就越高；反之，当氢键数量越少时，所需温度也就越低。
90℃
氢键
单链DNA
第二步：复性
引物1
引物2
DNA引物
3’
5’
3’
5’
5’
5’
思考：为什么需要引物？引物结合在模板链的什么位置？
①因为Taq酶（耐高温的DNA聚合酶）不能从0开始添加核苷酸。
②引物结合在DNA模板链 3'端位置，引导子链从 5'端→3'端方向复制。
3’
3’
PCR反应过程
2）复性：
当温度下降到50℃左右时，两种引物通过 与两条单链DNA结合。
碱基互补配对
第三步：延伸
引物1
引物2
Taq酶
Taq酶
3’
5’
3’
5’
5’
5’
3’
3’
3’
3’
PCR反应过程
3）延伸：
当温度上升到______左右时，溶液中的4种____________在耐高温的____________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
72℃
72℃是Taq酶的最适温度
Taq酶结合在引物的3’端
思考1：为什么温度要上升至72℃？
思考2：Taq酶结合在引物的3’还是5’端？
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
Bt 基因
1、设计引物时，是否需要知道整个目的基因的碱基序列？
只需知道目的基因两侧的核苷酸序列即可
2、要保证两条链同时被扩增，引物至少需要几种？
2种
学以致用
利用PCR扩增Bt基因
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
Bt 基因
3、子链合成的方向是 5‘ -3‘，那么引物的结合位置是？
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
(2)
(1)
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
(4)
(3)
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
Bt 基因
现学现用
（多选）利用PCR扩增Bt 基因时，选择的引物是（ )
引物1：5‘ -CCAG AG-3‘
引物3：3‘ -CCAG AG-5‘
引物2：3‘ -CG CTTT-5‘
引物4：5‘ -CG CTTT-3‘
引物1、2
① 5‘ -CCAG AGATGG GTACGC GAAA-3‘
② 3‘ -GGTC TCTACC CATGCG CTTT-5‘
Bt 基因
【活动3】，：
（1）完成导学案PCR过程（三轮）；
（2）小组合作交流总结PCR过程；
（3）派一名成员阐述与展示PCR过程。
总结：PCR扩增规律
（1）若开始只有一个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为 个。
（2）若开始有N个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为 个。
2n
N 2n
PCR扩增方式：
以指数方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）
2n
1.目的基因的筛选与获取
4.目的基因的检测与鉴定
2.基因表达载体的构建
3.将目的基因导入受体细胞
基因工程的基本操作程序
思考：能不能直接将目的基因导入受体细胞，为什么？