人教版生物选修三1.2 基因工程的基本操作程序 教学课件 （共46张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版生物选修三1.2 基因工程的基本操作程序 教学课件 （共46张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2016-11-10 21:43:53 | ||
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文档简介
课件46张PPT。基因工程的基本操作程序1．目的基因的获取2．基因表达载体的构建3．将目的基因导入受体细胞4．目的基因的检测与鉴定基因工程基本操作的四个步骤目的基因的获取阅读课本第一自然段，回答以下问题：2．获取目的基因的常用方法有哪些？（1）从基因文库中获取（2）利用PCR技术扩增（3）人工合成1．什么叫目的基因？并举例说明。 主要是编码蛋白质的基因，也可以是一些
具有调控作用的因子知识点一：1．原核细胞的基因结构非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点启动子终止子启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端是RNA聚合酶识别和结合的部位并能驱动基因转录出mRNA。没有启动子，基因就不能转录。
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。①不能转录为信使RNA，不能
编码蛋白质。：能转录相应的信使RNA，能
编码蛋白质 编码区非编码区原核细胞的 基因结构②有调控序列，最重要的是RNA聚合酶结合位点。非编码区非编码区编码区编码区上游 编码区下游 启动子终止子编码区内含子 外显子 启动子终止子知识点一：2．真核细胞的基因结构真核细胞的 基因结构编码区非编码区外显子：能编码蛋白质
内含子：不能编码蛋白质的序列与原核细胞相同非编码序列：包括非编码区和内含子原核细胞与真核细胞的基因结构比较思考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？连续不连续编码区非编码（一）从基因文库中获取目的基因1.基因文库：概念见课本2.基因文库的分类:按外源DNA片段的来源分类种类基因组文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，
如：cDNA文库3.基因文库的目的 为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。提取某种生物的全部DNA用适当的限制酶切一定大小的DNA片段将DNA片段与载体连接导入受体菌中储存基因组文库4.基因文库的构建方法（1）直接分离法单链互补DNA双链cDNA片段导入受体菌中储存与载体连接cDNA文库反（逆）转录酶DNA聚合酶（2）反转录法：cDNA的合成流程图解某种生物的单链mRNA思考：
１．基因组文库和部分基因文库（如cDNA）的关系？
2．基因组文库和cDNA文库的比较
3．如何从基因文库中得到所需要的目的基因？
小大无有无有某种生物的部分基因某种生物的全部基因可以部分基因可以目的基因的mRNA单链DNA (cDNA）双链DNA
(即目的基因)反转录合成1．反转录法：
以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。2．根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：（二）人工合成的目的基因3．利用PCR扩增目的基因（阅读课本第10页回答问题）（1）RCR 的中文全称？PCR是一项什么样的技术？
（2）PCR原理？利用这一技术获取目的基因的前提？
（3）PCR的过程？这一过程利用了什么酶？
（4）通过PCR使目的基因的数目如何增长？5/3/G—GT—C变性1．变性(90－－95 ℃)：目的基因DNA受热变性，解链为单链；
2．复性（55－－60 ℃ ）：引物与两条单链通过碱基互补配对原则结合；
3．延伸（70－－75 ℃ ）：在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP为原料，从引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的DNA链
(三)利用PCR技术扩增目的基因 概念：PCR全称为_______________，是一项
在生物____复制___________的核酸合成技术 条件：原理：方式：以_____方式扩增，即___（n为扩增循
环的次数）结果：聚合酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制四种脱氧核苷酸热稳定DNA聚合酶指数2n在短时间内大量扩增目的基因前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列一对引物、模板DNA（含目的基因）过程：A．DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_____断裂，形成___________B．退火（复性55℃-65℃）：系统温度降低，
引物与DNA模板结合，形成局部________。 C．延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，
合成与模板互补的________。 氢键单链DNA双链DNA链PCR技术扩增与DNA复制的比较四种脱氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高温下变性解旋解旋酶催化体外复制细胞核内热稳定的DNA聚合酶细胞内的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整个DNA分子小结目的基因的获取目的基因的定义常用
方法从基因文库
中获取利用PCR技术扩增人工合成基因组文库部分基因文库原理、条件方式、结果过程二、基因表达载体的构建—— 核心1．如何构建基因表达载体？
2．基因表达载体构建的目的？
3．基因表达载体的组成？
4．启动子、终止子、标记基因的作用分别是？读教材回答以下问题1.用一定的_________切割
质粒，使其出现一个切
口，露出
2.用_____________切断目
的基因，使其产生
—— 核心3.将切下的目的基因片段插入质粒的______处，
再加入适量___________，形成了一个重组
DNA分子（重组质粒）限制酶黏性末端／平末端同一种限制酶切口DNA连接酶二．基因表达载体的构建相同的黏末端／平末端。基因表达载体的组成：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并
且可以遗传给下一代，同时使目的基因
能够表达和发挥作用。目的：启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录
标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来通读教材回答问题
1．转化的概念
2．将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法分别有哪些？三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞（一）转化： （二）方法将目的基因导入
植物细胞将目的基因导入
动物细胞将目的基因导入
微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——感受态细胞目的基因进入_________内，并且在 受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达1．将目的基因导入植物细胞的方法：
（1）农杆菌转化法
①农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力。②原理：Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。仔细阅读课本将目的基因导入植物细胞
（1）将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是？
（2）农杆菌如何感染植物细胞？
（3）农杆菌的Ti质粒中Ｔ－ＤＮＡ有何特点？
（4）若用农杆菌转化法应选用什么作为运载体？将目的基因插入运载体的什么部位？此时的农杆菌是受体细胞吗？
（5）获得含有目的基因的受体细胞后如何获得具有新性状的植物体？原理？
（6）农杆菌转化法和基因枪法分别适用于什么生物？③过程：④优点：稳定、经济、有效将外源目的基因插入Ti质粒的T-DNA中形成重组Ti质粒将重组Ti质粒转入农杆菌使含重组Ti质粒的农杆菌感染植物细胞含目的基因的植物细胞表现出新性状的植株（2）基因枪法
（3）花粉管通道法2．将目的基因导入动物细胞
①方法：显微注射法
②程序：
目的基因表达载体提纯 取卵（受精卵） 显微注射 受精卵 新性状动物
3．将目的基因导入微生物细胞
阅读课本：早期基因工程为何选择原核生物作为受体细胞？方法？
①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少
②方法：
用Ca2+处理细胞 感受态细胞 表达载体与感受态细胞混合 感受态细胞吸收DNA分子1．获取目的基因的常用方法、PCR技术的原理、条件、过程、方式、结果。
2．人工合成目的基因的方法及过程。
3．构建基因表达载体的目的、基因表达载体的组成及各组成部分的作用。
4．基因表达载体的构建过程？将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法分别是什么？
5．农杆菌转化法的原理（即Ti质粒的T-DNA的作用特点）、适用范围。
6．叙述用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞的过程。复习（15分钟后黑板展示）阅读课本：目的基因的检测与鉴定目的基因检测的过程分为哪几步？分别用什么方法？
鉴定（个体生物学水平）方法？
四、目的基因的检测与鉴定 检测—
（分子检测） 鉴定——
（个体生物学水平）③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等——检查是否成功②检测目的基因是否转录出了mRNA①检测转基因生物染色体的DNA 上是否插
入了目的基因①检测转基因生物染色体的DNA上是否插了目的基因过程:
A．首先取出转基因生物的基因组DNA。
B．对含目的基因的DNA片段作放射性同位素标记，以此做探针。
C．使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带，表明染色体已插入染色体DNA中。方法:DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。 目的基因的检测示意图②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质过程:
用上述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.鉴定——抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等 例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。思考：若培育耐盐碱的水稻，如何鉴定？归纳： 基因工程的基本操作程序获取目的基因
从基因文库
利用PCR
化学方法人工合成
构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法、显微注射法
目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译
鉴定：
学以致用 若用Bt毒蛋白基因作为目的基因培育转基因抗虫棉，可用什么方法？叙述培育过程！练习１：为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
（１）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）aa（２）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法。
（３）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术，该技术的核心是 和 。
（４）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。基因枪法（花粉管通道法）植物组织培养脱分化和再分化耐盐基因一定浓度盐水浇灌练习２：继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是____________________。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入
中，原因
（3）通常采用____________________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的__________细胞中特异表达。显微注射 受精卵受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因DNA分子杂交膀胱上皮 （或早期胚胎）在相应的组织细胞中表达。
具有调控作用的因子知识点一：1．原核细胞的基因结构非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点启动子终止子启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端是RNA聚合酶识别和结合的部位并能驱动基因转录出mRNA。没有启动子，基因就不能转录。
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。①不能转录为信使RNA，不能
编码蛋白质。：能转录相应的信使RNA，能
编码蛋白质 编码区非编码区原核细胞的 基因结构②有调控序列，最重要的是RNA聚合酶结合位点。非编码区非编码区编码区编码区上游 编码区下游 启动子终止子编码区内含子 外显子 启动子终止子知识点一：2．真核细胞的基因结构真核细胞的 基因结构编码区非编码区外显子：能编码蛋白质
内含子：不能编码蛋白质的序列与原核细胞相同非编码序列：包括非编码区和内含子原核细胞与真核细胞的基因结构比较思考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？连续不连续编码区非编码（一）从基因文库中获取目的基因1.基因文库：概念见课本2.基因文库的分类:按外源DNA片段的来源分类种类基因组文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，
如：cDNA文库3.基因文库的目的 为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。提取某种生物的全部DNA用适当的限制酶切一定大小的DNA片段将DNA片段与载体连接导入受体菌中储存基因组文库4.基因文库的构建方法（1）直接分离法单链互补DNA双链cDNA片段导入受体菌中储存与载体连接cDNA文库反（逆）转录酶DNA聚合酶（2）反转录法：cDNA的合成流程图解某种生物的单链mRNA思考：
１．基因组文库和部分基因文库（如cDNA）的关系？
2．基因组文库和cDNA文库的比较
3．如何从基因文库中得到所需要的目的基因？
小大无有无有某种生物的部分基因某种生物的全部基因可以部分基因可以目的基因的mRNA单链DNA (cDNA）双链DNA
(即目的基因)反转录合成1．反转录法：
以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。2．根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：（二）人工合成的目的基因3．利用PCR扩增目的基因（阅读课本第10页回答问题）（1）RCR 的中文全称？PCR是一项什么样的技术？
（2）PCR原理？利用这一技术获取目的基因的前提？
（3）PCR的过程？这一过程利用了什么酶？
（4）通过PCR使目的基因的数目如何增长？5/3/G—GT—C变性1．变性(90－－95 ℃)：目的基因DNA受热变性，解链为单链；
2．复性（55－－60 ℃ ）：引物与两条单链通过碱基互补配对原则结合；
3．延伸（70－－75 ℃ ）：在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP为原料，从引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的DNA链
(三)利用PCR技术扩增目的基因 概念：PCR全称为_______________，是一项
在生物____复制___________的核酸合成技术 条件：原理：方式：以_____方式扩增，即___（n为扩增循
环的次数）结果：聚合酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制四种脱氧核苷酸热稳定DNA聚合酶指数2n在短时间内大量扩增目的基因前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列一对引物、模板DNA（含目的基因）过程：A．DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板
在热作用下，_____断裂，形成___________B．退火（复性55℃-65℃）：系统温度降低，
引物与DNA模板结合，形成局部________。 C．延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，
合成与模板互补的________。 氢键单链DNA双链DNA链PCR技术扩增与DNA复制的比较四种脱氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高温下变性解旋解旋酶催化体外复制细胞核内热稳定的DNA聚合酶细胞内的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整个DNA分子小结目的基因的获取目的基因的定义常用
方法从基因文库
中获取利用PCR技术扩增人工合成基因组文库部分基因文库原理、条件方式、结果过程二、基因表达载体的构建—— 核心1．如何构建基因表达载体？
2．基因表达载体构建的目的？
3．基因表达载体的组成？
4．启动子、终止子、标记基因的作用分别是？读教材回答以下问题1.用一定的_________切割
质粒，使其出现一个切
口，露出
2.用_____________切断目
的基因，使其产生
—— 核心3.将切下的目的基因片段插入质粒的______处，
再加入适量___________，形成了一个重组
DNA分子（重组质粒）限制酶黏性末端／平末端同一种限制酶切口DNA连接酶二．基因表达载体的构建相同的黏末端／平末端。基因表达载体的组成：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并
且可以遗传给下一代，同时使目的基因
能够表达和发挥作用。目的：启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录
标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来通读教材回答问题
1．转化的概念
2．将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法分别有哪些？三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞（一）转化： （二）方法将目的基因导入
植物细胞将目的基因导入
动物细胞将目的基因导入
微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——感受态细胞目的基因进入_________内，并且在 受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达1．将目的基因导入植物细胞的方法：
（1）农杆菌转化法
①农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力。②原理：Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。仔细阅读课本将目的基因导入植物细胞
（1）将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是？
（2）农杆菌如何感染植物细胞？
（3）农杆菌的Ti质粒中Ｔ－ＤＮＡ有何特点？
（4）若用农杆菌转化法应选用什么作为运载体？将目的基因插入运载体的什么部位？此时的农杆菌是受体细胞吗？
（5）获得含有目的基因的受体细胞后如何获得具有新性状的植物体？原理？
（6）农杆菌转化法和基因枪法分别适用于什么生物？③过程：④优点：稳定、经济、有效将外源目的基因插入Ti质粒的T-DNA中形成重组Ti质粒将重组Ti质粒转入农杆菌使含重组Ti质粒的农杆菌感染植物细胞含目的基因的植物细胞表现出新性状的植株（2）基因枪法
（3）花粉管通道法2．将目的基因导入动物细胞
①方法：显微注射法
②程序：
目的基因表达载体提纯 取卵（受精卵） 显微注射 受精卵 新性状动物
3．将目的基因导入微生物细胞
阅读课本：早期基因工程为何选择原核生物作为受体细胞？方法？
①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少
②方法：
用Ca2+处理细胞 感受态细胞 表达载体与感受态细胞混合 感受态细胞吸收DNA分子1．获取目的基因的常用方法、PCR技术的原理、条件、过程、方式、结果。
2．人工合成目的基因的方法及过程。
3．构建基因表达载体的目的、基因表达载体的组成及各组成部分的作用。
4．基因表达载体的构建过程？将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法分别是什么？
5．农杆菌转化法的原理（即Ti质粒的T-DNA的作用特点）、适用范围。
6．叙述用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞的过程。复习（15分钟后黑板展示）阅读课本：目的基因的检测与鉴定目的基因检测的过程分为哪几步？分别用什么方法？
鉴定（个体生物学水平）方法？
四、目的基因的检测与鉴定 检测—
（分子检测） 鉴定——
（个体生物学水平）③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等——检查是否成功②检测目的基因是否转录出了mRNA①检测转基因生物染色体的DNA 上是否插
入了目的基因①检测转基因生物染色体的DNA上是否插了目的基因过程:
A．首先取出转基因生物的基因组DNA。
B．对含目的基因的DNA片段作放射性同位素标记，以此做探针。
C．使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带，表明染色体已插入染色体DNA中。方法:DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。 目的基因的检测示意图②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质过程:
用上述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.鉴定——抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等 例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。思考：若培育耐盐碱的水稻，如何鉴定？归纳： 基因工程的基本操作程序获取目的基因
从基因文库
利用PCR
化学方法人工合成
构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法、显微注射法
目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译
鉴定：
学以致用 若用Bt毒蛋白基因作为目的基因培育转基因抗虫棉，可用什么方法？叙述培育过程！练习１：为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
（１）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）aa（２）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法。
（３）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术，该技术的核心是 和 。
（４）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。基因枪法（花粉管通道法）植物组织培养脱分化和再分化耐盐基因一定浓度盐水浇灌练习２：继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是____________________。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入
中，原因
（3）通常采用____________________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的__________细胞中特异表达。显微注射 受精卵受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因DNA分子杂交膀胱上皮 （或早期胚胎）在相应的组织细胞中表达。