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人教版高中生物选修三1.2《基因工程的基本操作程序》公开课课件

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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)

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

人教版高中生物选修3课件1.2基因工程的基本操作程序-(共35张PPT)

人教版高中生物选修3课件1.2基因工程的基本操作程序-(共35张PPT)

精选ppt
7
非编码区 启动子
编码区
非编码区 终止子
启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能 起始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。
RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结 合的一种蛋白质.
终止子：终止转录。
精选ppt
8
非编码区 启动子
RNA聚合酶
编码区
非编码区
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC
推测
目推的测基因
化学 合成
精选ppt
35
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36
3’ 55’’
引物Ⅰ
高温 变性
低温 复性
1.目的基因DNA受热变性，解链； 2.引物与单链互补结合； 3.合成链在DNA聚合酶作用下进行延伸。
中温 延伸
精选ppt
33
PCR技术
低温 退火 复性
加热 变性
PCR循环
精选ppt
延伸
34
蛋白质的氨基酸序列
mRNA的核苷酸序列
3、人工合成结构基因的核苷酸序列
用适当的限制酶酶切
一定大小的DNA片段
将DNA片段与运载体连法二：反转录法--cDNA的合成流程图 解 某种生物的单链mRNA
反（逆）转录酶
单链互补DNA
DNA聚合酶
双链cDNA片段
与运载体连接、利用PCR技术扩增目的基因
检测对象 目的基因是否导入
方法 DNA分子杂交法
分子水 平
目的基因是否转录
DNDAN-RAN分A子分杂子交杂法交法
目的基因是否翻译 抗原－抗体杂交法

人教版高中生物选修三 1.2.1 基因工程的基本操作程序 (共47张PPT)

人教版高中生物选修三 1.2.1 基因工程的基本操作程序 (共47张PPT)

解旋酶催化 细胞核内 DNA聚合酶
结果
大量的DNA片段
形成整个DNA分子
3、人工合成的目的基因
1）反转录法：以目的 基因转录成的信使RNA 目的基因的mRNA在酶 单链DNA (cDNA）
的作用下合成双链DNA，
合成
从而获得所需的基因。 双链DNA
(即目的基因)
利用PCR技术扩增目的基因
PCR技术
加热 变性
PCR循环
退
延伸
火
复
性
PCR技术过程（3分钟背会）： a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在
热作用下，氢__键___断裂，形成_单__链___D_N_A___
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___双__链___。
c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，
合成与模板互补的_D__N_A_链___。
（5）条件：要_有__一__段_已__知__目__的_基__因__的__核__苷_酸_、序列 四__种__脱__氧__核__苷__酸___、一__对__引__物_____ 、
_D_N_A_聚__合__酶___.等
A.PEC
B. PER
C. PDR D. PCR
二、基因表达载体的构建——基因工 程的核心（背会）
1、构建基因表达载体的目的：
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。
2、基因表达载体的组成：
复制原点+目的基因+启动子+终止子+标 记基因
2．表达载体的功能：使目的基因 在受体细胞中稳定存在，并且遗传 给下一代，同时，使目的基因便于 获得所需的目的基因。

人教版高中生物选修三-1.2基因工程的基本操作程序课件共42张PPT

人教版高中生物选修三-1.2基因工程的基本操作程序课件共42张PPT

+
+
标记基因：鉴定和筛选 有目的基因的
受体细胞。
+
复制原点：启动复制
质粒
同一种 一个切口 两个黏性末端
DNA分子
限制酶处理 两个切口 获得目的基因 DNA连接酶
重组DNA分子（重组质粒）
基因表达载体的组成 复制原点+启动子+目的基因+终止子+标记基因
1. 上述表达载体的启动子、目的基因、终止子、标记 基因的化学成分相同吗？
RNA链 DNA链
①双链
单链DNA ③
双链DNA
⑤
90～95℃
70～75℃
④
55～60℃
（1）催化①过程的酶是反转录酶（或逆转录酶） ___________ 。 （2）③过程也称为DNA的变性，此过程在温度高达90~95℃时才能 稳定 性。 完成，说明DNA分子具有__________ DNA聚合酶 （3）由图中信息分析可知，催化②⑤过程的酶都是__________ ， 催化⑤过程的酶耐高温 两者在作用特性上的区别是___________ 。 （4）如果RNA单链中有碱基100个，其中A占25%，U占15%，则通过 60 个。 该过程合成的一个双链DNA片段中有胞嘧啶______
据图回答： （1）将含有目的基因的DNA与质粒该表达载体分别 用EcoRI酶切，酶切产物用ＤＮＡ连接酶进行连接后，其中由 目的基因－运载体连接物 两个DNA片段之间连接形成的产物有 、 运载体－运载体连接物 、 目的基因－目的基因连接物 三种 。若 要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进 分离纯化 . 行 （2）用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转 化实验。之后将这些宿主细胞接种到含青霉素的培养基中，能生 长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 运载体－运载体连接物 目的基因－运载体连接物 ；

人教版高中生物选修三：1.2基因工程的基本操作程序 课件

人教版高中生物选修三：1.2基因工程的基本操作程序 课件
术扩增
人工合成 基因表达 目的 基因工程的基本操作程序 载体的构建 组成 将目的基因 受体细胞选择 导入受体细胞 导入方法 目的基因的 检测内容和方法 检测与鉴定 个体生物学水平的鉴定
• 15页 4.β-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它 的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫 血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠 的β-珠蛋白，想一想，应如何进行设计？
过程：
a、 变性 （90℃-95℃）：目的基因DNA受热变性， _氢__键__断裂，解旋成__单__链__D_N_A___
过程：
b、 退火 （55℃-60℃）：_引__物___与单链DNA结合， 形成互补序列。
过程：
c、延伸（70℃-75℃）：在_热__稳__定__D_N_A_聚__合__酶（Taq酶） 的作用下，合成与模板互补的_D_N_A_链____。
（4）培养导入了β-珠蛋白基因的大肠杆 菌，收集菌体，破碎后从中提取_β_-_珠__蛋__白。
13.回答下列有关基因工程的问题。课时训练P4
(1)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割
DNA后,可能产生黏性末端,也可能产生 平 末端。
若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接,
则应选择能使二者产生 相同
（1）从小鼠中克隆出β-珠蛋白基因 的 编码序列（cDN。A）
（2）将cDNA前接上在大肠杆菌中可以适用的 _启_动__子____，另外加上__抗_四__环__素__的__基_因_，构建成 一个__基__因__表__达__载_体__。
• 4.β-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的成分 异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。 假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的β-珠 蛋白，想一想，应如何进行设计？

人教版生物选修三1.2 基因工程的基本操作程序 (1)高中生物精品公开课

人教版生物选修三1.2 基因工程的基本操作程序 (1)高中生物精品公开课
控制的性状相同，则这两个基的基因 多聚酶链式反应，在生物体外复制特定DNA
片段的核酸合成技术。可以获得大量的目的基 因。
PCR扩增仪
P
C
R
反
应
4循环
原
理
依据：目的基因的有关信息。
如：根据基因的核苷酸序列 基因的功能基因在染色体上的位置 基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质中含有某种生物的全部个基因
c、终止子 位于基因的末端, 终止转录
d、标记基因 e、复制原点
检测目的基因 是否导入受体 细胞
3.基因表达载体的构建
①用一定的 限制酶 切割质粒， 使其出现一个切口，产生 ___黏__性__末__端。
②用_同__种__限_制__酶__切割目的基因， 使其产生 同种黏性末端 。
③将切下的目的基因片段插入质粒的_切__口__处，再加 入适量_D_N_A_连__接__酶__，形成了一个重组DNA分子(重组质 粒)。
基因工程的基本操作程序
一、目的基因的获取 二、基因表达载体的构建 三、将目的基因导入受体细胞
（得到转基因生物）
四、目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
主要是编码蛋白质的结构基因
初始目的基因的来源 从生物中直接获取 人的基因 3、化学方法人工合成
(核糖核苷酸序列） (核糖核苷酸序列）
蛋白质
(氨基酸序列）
某生物体内全部DNA
限制酶
许多DNA片段
与运载体连接 导入
受体菌群体
某种生物某个时期的mRNA
反转录 cDNA
与运载体连接 导入受体菌群体基因组部分基因 （cDNA）
二、基因表达载体的构建
(基因工程的核心)
1.基因表达载体的构建目的

2019年生物选修3基因工程的基本操作程序上课用.ppt


优点
操作简便 广泛使用
缺点
工作量大，盲目，专一性 差，分离出不
专一性强
稳定，要求的技术条件较 高
根据已知氨基 酸合成DNA法
专一性最强
仅限于合成核苷酸对较少 的简单基因，适用范围小
4.利用PCR技术扩增目的基因
• 称多聚酶链式反应 • 穆里斯等人于1988年发明的。 • PCR是一项在生物体外复制特定
编码区上游
启动子 与RNA聚合酶 结合位点
编码区
外显子 内含子
外显子： 能够编码蛋白质的序列叫做外显子
非编码区
编码区下游
终止子
内含子： 不能够编码蛋白质的序列叫做内含子
外显子
内含子
转录、加工修饰
mRNA
结构基因
外显子
内含子
转录、加工修饰
Байду номын сангаасmRNA
结构基因
真
外显子：能编码蛋白质的序列
核 细
编码区
内含子：不能编码蛋白质的序列
思考3：标记基因有什么作用？
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。
注意
①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分 DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止 子三部分结构。
②用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又用到DNA连 接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷 酸二酯键。
（3） 目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记；
（4） 为了增强目的基因的表达水平，往往还要增加一 些其他调控元件，如增强子（增强基因启动子工作效率 的顺式作用序列，能够在相对于启动子的任何方向和任 何位置(上游或下游)上都发挥作用。）等；

人教版高中生物选修三1.2《基因工程的基本操作程序》课件18张PPT


将目的基因导 入植物细胞
（二）方法
农杆菌转化法 基因枪法
将目的基因导 入动物细胞
将目的基因导 入微生物细胞
花粉管通道法
——显微注射法
——感受态细胞
四、目的基因的检测与鉴定
（一）、检测
1、检测转基因生物染色体的DNA上是否 插入了目的基因 (关键步骤)
（1）方法: DNA分子杂交
（2）过程:
① 首先取出转基因生物的基因组DNA ② 用含目的基因的DNA片段用放射性同位素 等作标记,以此做探针 ③ 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
一、目的基因的获取 未知序列： 从基因获得 ( DNA library )
已知序列： 人工合成 利用PCR技术扩增 聚合酶链式反应(Polymerase Cha胞 DNA 受 目 许多 运 产生 DNA 载入 载 导入 体 扩增 特定 分 的 细 体 片段 性状 离 基 胞 因
1.
随堂测试
1.在基因工程中使用的限制性核酸内切酶， 其作用是（ B ）
A.将目的基因从染色体上切割出来
B.识别并切割特定的DNA核苷酸序列 C.将目的基因与运载体结合 D.将目的基因导入受体细胞
2.基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基 因工程的叙述中，错误的是（ A ）
A.限制酶只用于切割获取目的基因
2、检测目的基因是否转录出了mRNA （1）方法：分子杂交 （2）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。 3、检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法：抗原抗体杂交
（二）、鉴定（个体生物学水平）
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
课堂小结获取目的基因 从基因 利用PCR 化学方法人工合成 2. 构建基因表达载体 目的基因、启动子、终止ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、标记基因 3. 将目的基因导入受体细胞 农杆菌转化法、显微注射法 4. 目的基因的检测与鉴定 检测：是否插入、转录、翻译 鉴定

高中生物选修3精品课件3：1.2 基因工程的基本操作程序

同基因的许多DNA片 断，导入到受体菌的 群体中，各个受体菌 酶
许多DNA片段 与运载体连除草剂基因和载体 B.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 C.将重组DNA分子导入烟草体细胞 D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 点拨：用限制性核酸内切酶切割目的基因，是 抗除草剂基因，不是烟草花叶病毒的基因，B 项错误。
变式题
6．在基因工程中，为将目的基因导入受体细胞常采 用土壤农杆菌转化法，在土壤农杆菌中常含有一个 Ti质粒。某科研小组欲将某抗虫基因导入某植物， 下列分析错误的是( A )。 A．Ti质粒含有对宿主细胞生存具有决定性作用的基 因，是基因工程中重要的载体 B．用Ca2＋处理细菌是重组Ti质粒导入土壤农杆菌中 的重要方法 C．重组Ti质粒的土壤农杆菌成功感染植物细胞，可 通过植物组织培养技术将该细胞培养成具有抗虫性 状的植物 D．若能够在植物细胞中检测到抗虫基因，则说明将 重组质粒成功地导入到了受体细胞
A．②③ B．①④ C．①② D．③④
三、将目的基因导入受体细胞
• 常用的受体细胞： 动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、酵母菌等。 • 将目的基因导入受体细胞的原理： 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。 转化——目的基因进入_受__体__细__胞__内，并且在 受体细
胞内维持_稳__定__和_表__达__的过程
专题1 基因工程
1.2 基因工程的基本操作程序
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
一、目的基因的获取
1、目的基因主要是指__编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因__
例如：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰 素基因、植物抗病基因等 人工合成

人教版高中生物选修三1.2《基因工程的基本操作程序》ppt精讲课件

调控基因组：含有一种生物_所__有__的基因
部分基因：含有一种生物的_一__部__分__基因:
①含义:是一项在生物体外_复__制__特__定__D_N_A_片__段__的核酸合成技术。
【解析】选D。基因表达载体的构建是基因工程的第二步,也是 基因工程的核心;一个基因表达载体的组成除目的基因外还必须 具有启动子、终止子、标记基因等部分;目的基因主要是指编码 蛋白质的结构基因;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。
三、目的基因导入受体细胞 1.目的基因导入受体细胞的过程:
遗传
代;
(2)使目的基因能够_____和_________。
表达 发挥作用
2.基因表达载体组成:
启动子
终止子
标记 3.基因表达载体的功能:通过基因表达载体将_________导入受
体细胞。
目的基因
四、将目的基因导入受体细胞
1.转化含义:_目__的__基__因__进入受体细胞内,并且在受体细胞内 _________和_____的过程。 维持稳定 表达
【典例训练3】农杆菌是一种在土壤中生活的微生物,能在自然 条件下感染植物,因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。 下图为农杆菌转化法的示意图,试回答下列问题:
(1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是
,利用农杆
菌自然条件下感染植物的特点,能实现
。具体原理
是在农杆菌的Ti质粒上存在T-DNA片段,它具有可转移至受体细
术要求高
适用范围小
3.PCR技术与生物体内DNA复制的比较:
项目
PCR技术
DNA复制
解旋方式 DNA在高温下变性解旋
解旋酶催化
场所 不酶 同 点 温度条件
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科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的 过程和不懈的努力，才获得成功。 起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体 质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基 因在棉花体内没有表达。 然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗 虫基因首端)，导入棉花受精卵，长成的棉花植株 还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫 基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端)，导入 棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。
是一项生物体外复制特定DNA片 段的核酸合成技术。通过此技术，可 获取大量的目的基因。
（2）利用PCR技术扩增目的基因
变性
图像解读： 引物：一小段可以和 目的基因互补配对的 脱氧核苷酸链 模板DNA:含有目的基 因的一段DNA片段 原料:四种脱氧核苷 延伸 酸（dCTP、dATP、 dGTP、dTTP） Taq酶：具有热稳定 性的DNA聚合酶 过程：分变性、退火果用某种生物发育的某个时期的mRNA 反转录产生的多种互补DNA（也叫cDNA）片 mRNA 段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，
反转录
cDNA
DNA聚合酶
那么，这） 双链DNA限制酶处理（cDNA） 受体菌群细胞分别 导入
分别与运载体连接
重组DNA10基因的构建方法类型 cDNA因 某种生物的全部基因 基因中启动子 工作量大，具有一定的盲目 性.
2、目的：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。
15
思考与探究：作为基因工程表达载体，只需含有目
的基因就可以完成任务吗？为什么？
不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发 挥作用，还需要有其他控制元件，如启动子、终止 子和标记基因等。
16
资 料:
思 编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核 考 细胞与真核细胞基因结构一样长吗？
3
基因工程的基本操作程序
目的基因的获取
基因表达载体的构建
4
一、目的基因的获取 1、 目的基因主要是指编码蛋白质的基因 ___________________
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。 也可以是一些具有调控作用的因子 从已有的物种中分离
11
寻根问底——为什么要构建基因？直接从含有目的基因的生物 体内提取不行方式。如果所需要的目的基因序列已知， 就可以通过PCR方式从含有该基因的生物的DNA中，直 接获得，也可以通过反转录，用PCR，或只知道目的基因序列的一段， 或想从一种生物体内获得许多基因，或者想知道这种 生物与另一种生物之间有多少基因不同，或者想知道 一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不 同，或者想得到一种得到所需要的基因？ 依据：目的基因的有关信息。 如：根据 基因的核苷酸序列 基因的功能、基因在染色体上的位置 基因的转录产物mRNA 基因的表达产物蛋白质等特性。
13
二、基因表达载体的构建 1、过程: 质粒
—— 核心
DNA分子
同一种 限制酶处理 一个切口 两个黏性末端 DNA连接酶 重组DNA分子（重组质粒）
14
两个切口 获得目的基因
寻根问底：将目的基因直接导入受体细胞不是更简便
吗？如果这么做，结果会怎样？ 提示：有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中的
总DNA提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物，没有 进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法 确定什么基因导入了受体植物。此法目前争议颇多，严格来讲不 算基因工程。另外，目的基因不是完整的DNA分子，不进行表达 载体的构建，也不可能在受体细胞内进行复制与表达。
用限制酶切成许多中包含了一种生物的一部分基因, 这种基因叫做部分基因.(如cDNA)
关系基因组构建(鸟枪法)供体细胞中的DNA
多种限制酶 许多DNA片段 分别与运载体连接 重组DNA 分别工的方法合成
5
3、目前获取目的基因的常用方法：(1)从基因中获取目的基因 ①基因的概念及种类
未知序列②从基因中得到目的基因的方法（2）利用PCR技术扩增目的基因 已知序列 （3）人工合成 基因NA片断，导入受 体菌的群体中储存，各个受体组成：
a、目的基因 b、启动子 表达特定性状
c、终止子
位于基因的首端,是 RNA聚合酶结合位 点 位于基因的末端,终 止转录
d、标记基因 检测目的基因是否导入受体细胞
e、复制原点
（2）利用PCR技术扩增目的基因
PCR——聚合酶链式反应
1.2 基因工程的基本操作程序
1
补充知识: 基因的结构
非编码区 编码区 非编码区
原 核
启动子
真 核
RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
终止子
2
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
原核细胞 编码区是 连续 的 _____ 真核细胞 编码区是间隔的、 不连续 _____ 的
不同点
都由能够编码蛋白质的______ 编码区和具 非编码区组成的 相同点 有调控作用的______
20
退火
过程： a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板 氢键 断裂，形成___________ 单链DNA 在热作用下，_____ b、退火（复性55℃-65℃）：系统温度降低，引 双链 。 物与DNA模板结合，形成局部________ c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下进行 延伸，合成与模板互补的________ DNA链 。