高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序精品ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序精品ppt课件，共39页。PPT课件主要包含了学习目标，从社会中来，一目的基因，测序技术，序列数据库，序列比对工具，PCR扩增仪，DNA分子电泳等内容，欢迎下载使用。

针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。（科学探究）
结合实例，采用文字和图示方式说明基因工程的基本操作程序。（科学思维）
运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等（生命观念）
情景视频一：从社会中来
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。
问题1: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呢？
中国抗虫棉纪实（视频）
培育转基因抗虫棉的简要过程
普通棉花（无抗虫特性）
1.目的基因的筛选与获取
2.基因表达载体的构建（核心）
3.将目的基因导入受体细胞
4.目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的筛选与获取
主要指的是编码蛋白质的基因
目的基因--Bt抗虫蛋白基因
问题2:那么，如何筛选目的基因呢？
为什么培育转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt基因？
合作探究一：请同学们自主阅读教材P76-77，小组合作思考讨论完成问题。
Bt基因的杀虫机理是怎样的？
抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？为什么？
（二）筛选合适目的基因：
利用测序技术、序列数据库（如GenBank）、序列对比工具（如BLAST）等，找到合适的目的基因
先对目的基因进行扩增
问题3:获取一个Bt基因之后，是否就该立即开始准备转基因操作？
合作探究二：请同学们自主阅读教材P76-77，小组合作思考讨论完成问题。
1.总结出PCR的概念、提出者、原理、目的、优点。2.结合体内DNA复制过程，思考PCR的进行需要哪些条件？所需设备是什么？3.构建出PCR的大致过程。4.PCR扩增为什么需要引物？5.如何对产物进行鉴定？6. PCR技术与DNA复制过程比较？
PCR由穆里斯等人于1985年发明，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖。
如果说，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构，标志着分子生物学时代的开启，那么PCR技术则标志着分子生物学的腾飞。PCR技术的出现，彻底变革了生物化学、分子生物学、遗传学、以及现代医学等等。
（三）利用PCR获取和扩增目的基因：
它是一项根据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。
PCR技术所需的基本条件
主要是DNA单链或RNA,使耐高温的DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸
提供合适的酸碱度和离子，DNA聚合酶需要Mg2＋激活
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。
问题4:PCR扩增需要引物的原因？
DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从引物的3′端开始延伸DNA链。
由于一个循环得到的产物又可以作为下一个循环的模板，因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍。
即成 形式扩增（约为 ，其中n为扩增循环的次数）。
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，这些带电分子会向与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就叫电泳。
DNA在高温下变性解旋
细胞内（主要在细胞核内）
问题5:PCR技术与DNA复制过程比较？
1．PCR技术扩增DNA，需要的条件是（　　） ①目的基因    ②引物    ③四种脱氧核苷酸   ④mRNA    ⑤DNA聚合酶等    ⑥核糖体 A．①②③④ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②③⑤
2.下列有关PCR技术的说法，不正确的是(　　)A．PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术B．PCR技术的原理是DNA双链复制C．利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知的目的基因的核苷酸序列D．PCR扩增中需要解旋酶解开双链DNA
3 .下列有关PCR技术的叙述,错误的是(　　)A.每一次循环后目的基因的数量可以增加一倍B.PCR反应过程中需要3个不同的温度范围C.PCR反应过程中加入的酶的显著特性是耐高温D.模板DNA和引物能在每一次扩增中重复使用
4.下列有关体内DNA复制与PCR技术比较的叙述，错误的是( )A.二者子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端B.二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋C.体内DNA复制需要能量，PCR反应也需要能量D.二者遵循的碱基互补配对原则相同
5.在核酸分子杂交技术中,常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针(探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段)。为了获得B链作探针,可应用PCR技术进行扩增,应选择的引物种类是(　　)A.引物1与引物2B.引物3与引物4C.引物2与引物3D.引物1与引物4
6. 利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增,下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述,错误的是(　　)A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理B.PCR利用了DNA的热变性原理C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后,迅速融化D.在向微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换
7.下图表示形成cDNA并进行PCR扩增的过程。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A.①过程所需的原料是核糖核苷酸 B.②过程所需的酶必须耐高温C.③过程需要解旋酶破坏氢键 D.④过程的引物对之间不能互补配对
8．聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。下列有关PCR过程的叙述中错误的是 (　　)A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，在体内也可利用解旋酶实现B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高
9.下图表示利用PCR技术扩增目的基因的部分过程，其原理与细胞内DNA复制类似。下列叙述错误的是
A.耐高温的DNA聚合酶总将游离的脱氧核苷酸连接到3′端B.在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段C.引物之间或引物自身发生碱基互补配对，则不能有效扩增目的基因D.从理论上推测，第三轮循环产物中含有引物A的DNA片段占3/4
10.（2021·全国甲卷·高考真题）PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：（1）若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是_________（用数字序号表示）。（2）操作③中使用的酶是____________________________。PCR 反应中的每次循环可分为变性、复性、_____三步，其中复性的结果是________________________________________。（3）PCR（多聚酶链式反应）技术是指________________________________________________________________________________________________________________________________。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
一项根据DNA半保留复制的原理，在体外参与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
Taq酶(耐高温的DNA聚合酶）
引物通过碱基互补配对与单链DNA结合