3.2基因工程的基本操作程序（第1课时） 课件(共27张PPT)--2025-2026学年高二上学期《生物》（人教版）选必修3

(共27张PPT)
基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做重组DNA技术。
第3章 基因工程
选择性必修三 生物技术与工程
目录
CONTENT
01
新课导入
02
任务探究
03
第2节 基因工程的基本操作程序
第一课时 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建
课堂练习
问题探讨
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。你知道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
新课导入
问题探讨
苏云金杆菌
Bt基因
表达
苏云金伴胞晶体蛋白
（Bt抗虫蛋白）
摄食
害虫死亡
你知道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
苏云金杆菌
与载体拼接
普通棉花
（无抗虫特性）
棉花细胞
抗虫棉
提取
表达Bt基因
导入
Bt基因
重组DNA分子
问题探讨
你知道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
1
2
3
4
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
基因工程的基本操作程序（4个步骤）
基因工程的基本操作程序
阅读课本76页第一段，明确基因工程的基本操作步骤有哪些？
任务探究
一、目的基因的筛选与获取
1. 目的基因
（1）概念
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，也可以是具有调控作用的因子
（2）实例
【任务一】1.阅读课本76页和77页1-3段及第一个相关信息，明确目的基因的概念和实例；筛选合适的目的基因的方法。
2. 筛选合适的目的基因
方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。
DNA测序仪
核苷酸序列比对
氨基酸序列比对
美国国家生物信息中心
越来越多基因的功能和结构被分析。
一、目的基因的筛选与获取
【任务一】1.阅读课本76页和77页1-3段及第一个相关信息，明确目的基因的概念和实例；筛选合适的目的基因的方法。
3.目的基因的获取
（一）方法：利用PCR获取和扩增目的基因
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。
（二）概念
一、目的基因的筛选与获取
【任务一】2.阅读课本77页第4-6段和表3-1及第二个相关信息，阅读78和79页，明确目的基因获取的方法，并对这种方法的概念、条件和过程进行详细分析
体内DNA复制要点回顾
（1）条 件
原料：游离的脱氧核苷酸（A、T、G、C）
模板：DNA的两条链
酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等
能量：ATP
（2）复制原则
碱基互补配对原则（保证复制的准确进行）
一、目的基因的筛选与获取
旧知回顾
方法：利用PCR获取和扩增目的基因
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。
概念
条件
Taq酶（热稳定DNA聚合酶）
目的基因（模板DNA）
四种游离的脱氧核苷酸
引物：核苷酸聚合作用的起始点
一、目的基因的筛选与获取
3.目的基因的获取
【任务一】2.阅读课本77页第4-6段和表3-1及第二个相关信息，阅读78和79页，明确目的基因获取的方法，并对这种方法的概念、条件和过程进行详细分析
过程
模板DNA
变性 复性 延伸
方法：利用PCR获取和扩增目的基因
5’
5’
3’
3’
95℃
一、目的基因的筛选与获取
3.目的基因的获取
【任务一】2.阅读课本77页第4-6段和表3-1及第二个相关信息，阅读78和79页，明确目的基因获取的方法，并对这种方法的概念、条件和过程进行详细分析
过程
95℃
变性：加热至90～95℃，双链DNA间的氢键断裂，解旋为单链。
—利用PCR获取和扩增目的基因
5’
3’
5’
3’
使用耐高温的Taq酶保证高温条件下仍具有活性。
一、目的基因的筛选与获取
3.目的基因的获取
变性 复性 延伸
50℃
引物1
引物2
DNA引物
复性：冷却至55～60℃，两条引物与单链DNA结合
过程
5’
3’
5’
3’
引物结合在模板DNA链的3’端，新合成的子链方向为5’到3’。
3.目的基因的获取
—利用PCR获取和扩增目的基因
一、目的基因的筛选与获取
变性 复性 延伸
过程
引物1
引物2
72℃
Taq酶
Taq酶
3.延伸：加热至70～75℃，以目的基因为模板，合成互补的新DNA链。
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
—利用PCR获取和扩增目的基因
3.目的基因的获取
一、目的基因的筛选与获取
变性 复性 延伸
第1轮结束
第2轮开始
第一轮结束：此时目的基因的量是原始的2倍。
过程
5’
3’
5’
3’
3’
5’
3’
5’
—利用PCR获取和扩增目的基因
3.目的基因的获取
一、目的基因的筛选与获取
变性 复性 延伸
过程
95℃
50℃
72℃
Taq
Taq
Taq
Taq
—利用PCR获取和扩增目的基因
3.目的基因的获取
一、目的基因的筛选与获取
变性 复性 延伸
过程
95℃
50℃
72℃
Taq
Taq
Taq
Taq
—利用PCR获取和扩增目的基因
3.目的基因的获取
一、目的基因的筛选与获取
变性 复性 延伸
第2轮结束
第二轮结束：此时目的基因的量是原始的22倍。
过程
—利用PCR获取和扩增目的基因
3.目的基因的获取
一、目的基因的筛选与获取
变性 复性 延伸
扩增方式：
以指数方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）
2n
（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
—利用PCR获取和扩增目的基因
3.目的基因的获取
一、目的基因的筛选与获取
碱基互补配对
四种脱氧核苷酸
模板、能量、酶
解旋酶催化
体外复制
细胞内（主要在细胞核内）
耐高温的DNA聚合酶
解旋酶、DNA聚合酶
DNA在高温下变性解旋
大量的DNA片段
形成整个DNA分子
【任务一】3.对比PCR与DNA复制过程，完成下表
一、目的基因的筛选与获取
1. 基因表达载体的目的
（1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，且可以遗传给下一代；
（2）使目的基因能够在受体细胞中表达和发挥作用。
2. 基因表达载体的组成
位置：
功能：
RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质。
基因的首端（一段有特殊结构的DNA片段）
人们所需要的基因
位置：
功能：
基因的尾端（一段特殊的DNA片断）
终止mRNA的转录
用来鉴别或筛选含有重组DNA分子的细胞
二、基因表达载体的构建
【任务二】1.阅读课本80页1-3段，结合图3-6，明确基因表达载体的目的、组成和过程。
载体
（质粒）
DNA分子
（含目的基因）
带有黏性末端或平末端的切口
带有相同黏性末端或平末端的目的基因片段
重组DNA分子
（重组质粒）
同一种
DNA连接酶
二、基因表达载体的构建
3. 基因表达载体的构建过程
【任务二】1.阅读课本80页1-3段，结合图3-6，明确基因表达载体的目的、组成和过程。
限制酶处理
【任务二】思考：使用一种DNA限制酶进行切割，共有几种连接情况？
应用过程中往往选择2种不同的限制酶同时对目的基因和质粒切割，减少自连情况出现；
载体
目的基因
自连
片段间的连接
目的基因自连
质粒自连
目的基因与质粒连接
目的基因与目的基因连接
质粒与质粒连接
正向连接 反向连接
1
1’
2
2’
1
2
2’
1’
2
2’
1’
1
二、基因表达载体的构建
课堂练习
1. 下图是剔除转基因植物中标记基因的一种策略，下列相关叙述错误的是（ ）
A. 分别带有目的基因和标记基因的两个质粒，都带有T-DNA序列
B. 该方法建立在高转化频率基础上，标记基因和目的基因须转到不同染色体上
C. 若要获得除标记基因的植株，转化植株必须经过有性繁殖阶段遗传重组
D. 获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异
获得的无筛选标记转基因植株发生了基因重组
D
课堂练习
2. 如图所示为培育转基因抗植物病毒番茄的过程示意图。下列叙述正确的是（ ）
A. 过程A 需要的启动子，位于基因的下游，有了它才能驱动基因转录出 mRNA
B. 过程B需要用Ca2+处理，以提高番茄细胞壁的通透性
C. 抗植物病毒基因一旦整合到番茄细胞的染色体上，就能正常表达
D. 转基因抗植物病毒番茄是否培育成功可通过抗病毒接种实验进行鉴定
启动子应位于基因的上游
不能提高番茄细胞壁的通透性
不一定能表达，还需检测该植物是否具有抗性
D
谢谢观看
Thank you