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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课件ppt
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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课件ppt，共30页。PPT课件主要包含了从社会中来，苏云金杆菌，与载体拼接，棉花细胞，抗虫棉，表达Bt基因，Bt基因，重组DNA分子，目的基因的筛选与获取，基因表达载体的构建等内容，欢迎下载使用。
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？
基因工程的基本操作程序
将目的基因导入受体细胞
在基因工程的设计和操作中，用于 或 等的基因。
与 等相关的基因。
根据不同的需要，目的基因不同，主要指的是 。
第一步：目的基因的筛选和获取
生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶
目的基因--Bt抗虫蛋白基因
2. 筛选合适的目的基因
从相关的 中筛选。
已知结构和功能清晰的基因
3. 目的基因的获取方法
(1)人工合成目的基因
(2)常用PCR特异性的快速扩增目的基因
(3)通过构建基因文库来获取目的基因
基因通常是有遗传效应的DNA片段
编码蛋白质，连续不间断
1.化学方法人工合成：
(1)需要仪器：DNA合成仪。(2)适用目的基因类型：基因比较小，核苷酸序列又已知。(3)不需要模板。
基因DNA的核苷酸序列
基因的相对分子质量大而又不知其序列。
杂交双链(RNA-DNA)
双链DNA(目的基因)
PCR是 的缩写。它是一项根据＿＿＿＿＿的原理，在 提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对 的技术。
利用PCR获取和扩增目的基因
目的基因的核苷酸序列进行大量复制
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。
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
碱基互补配对原则（A与T、C与G配对保证复制的准确进行）
半保留复制、边解旋边复制
DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA有羟基（-OH）的一端称为3’端，而没有羟基的一端称为5’端。DNA的合成方向总是从5’端到3’端延伸。
在DNA复制时，DNA聚合酶不能直接从模板链的一端直接开始合成子链，必须由引物提供3’端之后才能开始连接脱氧核苷酸。
一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸（通常为小的单链RNA）
PCR和DNA的体内复制是否完全相同？
2.DNA体外复制（PCR）的条件：
无需解旋酶，用高温(90℃以上)代替
DNA模板(含目的基因的DNA 片段)
4种脱氧核苷酸(dNTP)
PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行
使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸
提供相对稳定的pH环境；一般添加Mg2+，真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。
dNTP和ATP类似,不但可以提供原料还可以提供能量。
耐高温的DNA聚合酶(Taq酶）
2种引物(常为小的单链RNA，通常为20-30个核苷酸)
当温度超过_____以上时， 断裂，双链DNA解聚为两条 。
思考：变性的温度为何是90℃以上的一个温度范围，而不是固定的温度？
因为变性的温度与氢键的数量有关。当氢键数量越多时，所需温度就越高；反之，当氢键数量越少时，所需温度也就越低。
当温度下降 到左右时， 种引物通过 与两条单链DNA结合。
思考：引物结合在模板链的什么位置？
引物结合在DNA模板链 3'端位置，引导子链从 5'端→3'端方向复制。
由于DNA双链是反向平行的，所以需要两种引物
当温度上升到____左右时，溶液中的4种_________在耐高温的_______________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
思考：Taq酶结合在引物的3’还是5’端？
Taq酶结合在引物的3’端
5’ 3’
3’ 5’
第一轮结束形成2个不同的DNA片段本次消耗2个引物，1个引物1,1个引物2
第二轮结束形成4个不同的DNA片段本次消耗4个引物，2个引物1,2个引物2，2次循环共消耗6个引物
如此重复循环多次，由于延伸后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）。
(1)1个模板DNA分子经过n轮PCR，可以扩增出2n个DNA片段。经过 次循环后，刚好得到所需的目的基因;(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。
5.PCR产物的鉴定：
PCR过程可以在 中自动完成，完成以后，常采用＿＿＿＿＿＿来鉴定PCR的产物
用PCR可以扩增mRNA吗？
不能！由于RNA不稳定，需要将RNA反转录为cDNA，然后再进行扩增。
构建基因文库来获取目的基因
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基因，称为基因文库。
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。
基因组文库与部分基因文库的关系？
将DNA片段与载体连接
(1)基因组文库的构建
提取某种生物的全部DNA
多个一定大小的DNA片段
(2)部分基因文库（如cDNA文库）构建
提取某种生物某器官或特定发育时期的mRNA
RNA-DNA杂交双链
基因组文库和部分基因文库的比较
补充知识：基因结构-----
不编码蛋白质,能调控遗传信息表达
不含非编码序列。即不含非编码区和内含子
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
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？
非编码区、编码区、非编码序列、编码序列、外显子、内含子
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？
基因工程的基本操作程序
将目的基因导入受体细胞
在基因工程的设计和操作中，用于 或 等的基因。
与 等相关的基因。
根据不同的需要，目的基因不同，主要指的是 。
第一步：目的基因的筛选和获取
生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶
目的基因--Bt抗虫蛋白基因
2. 筛选合适的目的基因
从相关的 中筛选。
已知结构和功能清晰的基因
3. 目的基因的获取方法
(1)人工合成目的基因
(2)常用PCR特异性的快速扩增目的基因
(3)通过构建基因文库来获取目的基因
基因通常是有遗传效应的DNA片段
编码蛋白质，连续不间断
1.化学方法人工合成：
(1)需要仪器：DNA合成仪。(2)适用目的基因类型：基因比较小，核苷酸序列又已知。(3)不需要模板。
基因DNA的核苷酸序列
基因的相对分子质量大而又不知其序列。
杂交双链(RNA-DNA)
双链DNA(目的基因)
PCR是 的缩写。它是一项根据＿＿＿＿＿的原理，在 提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对 的技术。
利用PCR获取和扩增目的基因
目的基因的核苷酸序列进行大量复制
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。
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
碱基互补配对原则（A与T、C与G配对保证复制的准确进行）
半保留复制、边解旋边复制
DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA有羟基（-OH）的一端称为3’端，而没有羟基的一端称为5’端。DNA的合成方向总是从5’端到3’端延伸。
在DNA复制时，DNA聚合酶不能直接从模板链的一端直接开始合成子链，必须由引物提供3’端之后才能开始连接脱氧核苷酸。
一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸（通常为小的单链RNA）
PCR和DNA的体内复制是否完全相同？
2.DNA体外复制（PCR）的条件：
无需解旋酶，用高温(90℃以上)代替
DNA模板(含目的基因的DNA 片段)
4种脱氧核苷酸(dNTP)
PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行
使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸
提供相对稳定的pH环境；一般添加Mg2+，真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。
dNTP和ATP类似,不但可以提供原料还可以提供能量。
耐高温的DNA聚合酶(Taq酶）
2种引物(常为小的单链RNA，通常为20-30个核苷酸)
当温度超过_____以上时， 断裂，双链DNA解聚为两条 。
思考：变性的温度为何是90℃以上的一个温度范围，而不是固定的温度？
因为变性的温度与氢键的数量有关。当氢键数量越多时，所需温度就越高；反之，当氢键数量越少时，所需温度也就越低。
当温度下降 到左右时， 种引物通过 与两条单链DNA结合。
思考：引物结合在模板链的什么位置？
引物结合在DNA模板链 3'端位置，引导子链从 5'端→3'端方向复制。
由于DNA双链是反向平行的，所以需要两种引物
当温度上升到____左右时，溶液中的4种_________在耐高温的_______________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
思考：Taq酶结合在引物的3’还是5’端？
Taq酶结合在引物的3’端
5’ 3’
3’ 5’
第一轮结束形成2个不同的DNA片段本次消耗2个引物，1个引物1,1个引物2
第二轮结束形成4个不同的DNA片段本次消耗4个引物，2个引物1,2个引物2，2次循环共消耗6个引物
如此重复循环多次，由于延伸后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）。
(1)1个模板DNA分子经过n轮PCR，可以扩增出2n个DNA片段。经过 次循环后，刚好得到所需的目的基因;(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。
5.PCR产物的鉴定：
PCR过程可以在 中自动完成，完成以后，常采用＿＿＿＿＿＿来鉴定PCR的产物
用PCR可以扩增mRNA吗？
不能！由于RNA不稳定，需要将RNA反转录为cDNA，然后再进行扩增。
构建基因文库来获取目的基因
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基因，称为基因文库。
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。
基因组文库与部分基因文库的关系？
将DNA片段与载体连接
(1)基因组文库的构建
提取某种生物的全部DNA
多个一定大小的DNA片段
(2)部分基因文库（如cDNA文库）构建
提取某种生物某器官或特定发育时期的mRNA
RNA-DNA杂交双链
基因组文库和部分基因文库的比较
补充知识：基因结构-----
不编码蛋白质,能调控遗传信息表达
不含非编码序列。即不含非编码区和内含子
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
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？
非编码区、编码区、非编码序列、编码序列、外显子、内含子
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