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高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序集体备课ppt课件
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这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序集体备课ppt课件,共39页。PPT课件主要包含了你是否相信,教学目标,知识目标,能力目标,情感态度与价值观,教学重难点,目的基因的获取,人工合成的方法,构建基因组文库,构建部分基因文库等内容,欢迎下载使用。
1.2 基因工程的 基本操作程序
简述基因工程的原理和技术 。
1、通过对书中插图、照片等的观察,学会科学的观察方法,培养观察能力。
2、通过举一反三,掌握基因工程操作过程,养学生对相关知识的理解能力及良好的语言表达能力。
通过引导学生在网上的探究活动,引导学生主动参与,乐于探究,培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
基因工程的基本操作程序的四个步骤 。
从基因文库中获取目的基因。
利用PCR技术扩增目的基因。
基因工程的基本操作程序
目的基因主要是指_______________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)、种子贮藏蛋白的基因、人胰岛素基因、干扰素基因等。
(3)获得目的基因的方法:
1、从基因文库中获取目的基因
3、利用PCR技术扩增目的基因
将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,成为基因文库。
部分基因文库(cDNA文库):
含有一种生物的全部基因
含有一种生物的部分基因
提取某种生物的全部DNA
将DNA片段与载体连接
1.4怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因
根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,以及基因的表达产物蛋白质的特性来获取目的基因。
2.1 反转录法:
单链DNA (cDNA)
双链DNA (即目的基因)
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。
2.2 根据已知的氨基酸序列合成DNA法 :
3.1 PCR技术(聚合酶链式反应)原理:
DNA双链复制的基本原理。
3.2 PCR技术反应前提:
一段已知目的基因的核苷酸序列,根据这一序列合成引物。
一小段单链DNA或RNA,一般20~30个碱基,能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。
热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
3.2 PCR技术反应条件:
目的基因DNA受热解成单链
合成链受DNA聚合酶的作用
3.3PCR技术反应过程:
重组DNA分子(重组质粒)
二、基因表达载体的构建
目的基因与运载体的结合过程,实际上是不同来源的基因重组的过程。
(1)重组质粒的形成:
载体的作用: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:
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。
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?
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。
三、将目的基因导入受体细胞
(1)常用的受体细胞:
动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。
(2)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。
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。
感受态细胞吸收DNA分子
(3)将目的基因导入受体细胞的方法:
农杆菌特点:易感染双子叶植物和裸子植物。Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞的染色体上。
目的基因的遗传特性得以维持稳定和表达
目的基因插入Ti质粒的T-DNA上
整合到受体细胞的染色体上
受精卵移植入输卵管或子宫
原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少,故早期常作为受体细胞。
重组表达载体DNA溶于缓冲液
①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因
②检测目的基因是否转录出了mRNA
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
四、目的基因的检测与鉴定
若不能表达,要对抗虫基因再进行修饰。
细菌的检测,将每个受体细胞单独培养形成菌落,检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落,保留有表达产物的进一步培养、研究。
获取能编码某种蛋白质结构基因
使目的基因在受体细胞中稳定存在,并可以遗传给下代,使目的基因能够表达
是目的基因进入受体细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程
检测目的基因检测目的基因是否转录,并翻译成蛋白质。
1、 PCR技术扩增过程:
①DNA变性(90℃-95℃):双链DNA模板 在热作用下,______断裂,形成_______ 。
②复性(55℃-60℃):系统温度降低,引物 与DNA模板结合,形成局部________。
③延伸(70℃-75℃):在Taq酶的作用下,从 引物的5′端→3′端延伸,合成与模板互补 的____________。
(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___________________。
(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)。
2、重组质粒形成过程:
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