【生物】基因工程的基本操作程序课件 2023—2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx
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1、第第3 3章章 基因工程工程基因工程工程第第2 2节节 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序(第(第1 1课时)课时)目的基因的筛选与获取目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建基因表达载体的构建1 12 21简述PCR的原理、条件及过程(重点)。2简述基因表达载体的组成及构建过程(重、难点)。3 31.目的基因的筛选与获取4.目的基因的检测与鉴定2.基因表达载体的构建3.将目的基因导入受体细胞基因工程的基本操作程序目的基因概念在基因工程的设计和操作中,用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。实例与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。主要主要指的是指的
2、是编码蛋白质的编码蛋白质的基因基因第一步目的基因的筛选与获取4 41.(2023山西太原高二诊断山西太原高二诊断)下列有关获取目的基因的叙述,错误的是 A.目的基因就是编码蛋白质的基因B.获取目的基因是基因工程的第一步C.来自苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因可作为转基因抗虫棉的目的基因D.序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会目的基因主要是指编码蛋白质的基因,也可以是一些具有调控作用的因子,A错误。5 5培育转基因抗虫棉的简要过程 普通棉花普通棉花(无抗虫特性)(无抗虫特性)棉花细胞棉花细胞抗虫棉抗虫棉提取提取表达表达Bt基因基因导入导入与载体拼接与载体拼接重组重组DNA分子
3、分子(核心)Bt基因基因苏云金杆菌6 6当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后,多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合,导致细胞膜穿孔,最后造成害虫死亡。【相关信息相关信息】P77P77Bt抗虫蛋白的抗虫原理?抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害?Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性,而人和牲畜的胃液呈酸性,肠道细胞也没有特异性受体,因此,Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响7 7(一)筛选合适目的基因:(一)筛选合适目的基因:1.较为有效的方法之一 从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。2.认识基因结构和功能的技术方法测序技术序 列 数 据 库序列比对工具8 8获取目的基因
4、的方法获取目的基因的方法9 91.人工合成目的基因。2.通过构建基因文库来获取目的基因。3.常用PCR特异性地快速扩增目的基因。抗虫基因快速获得大量抗虫基因苏云金杆菌提取提取 PCR PCR由由穆里斯穆里斯等人于等人于19851985年发明,穆里斯年发明,穆里斯于于19931993年获得年获得诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖。(三)利用(三)利用PCRPCR获取和扩增获取和扩增 目的基因:目的基因:1.发明者1010DNA半保留复制原理体外操作环境对目的基因的核苷酸序列进行大量复制目的短时间内大量扩增目的基因优点聚合酶链式反应全称PCR在一定的缓冲溶液中进行,一般要添加Mg2。DNA聚合酶需要Mg2激
5、活1111【重温重温】DNADNA复制的过程复制的过程1.解旋2.合成子链3.形成新DNA1212ATP35为什么子链的延伸方向是53?DNA聚合酶35模板链子链因为DNA聚合酶不能直接将单个的核苷酸聚合成链,只能将单个核苷酸加到已有链的3-端DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有链的3-端为什么子链合成需要引物?1313引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。35DNA母链135DNA母链235引物135引物2什么是引物?什么是引物?35DNA母链135DNA母链2引物可以是DNA单链,也可以为RNA单链,细胞内的DNA复制通常以RNA单链为引物细胞外(PCR)一般以DN
6、A单链为引物用于PCR的引物长度通常为2030个核苷酸。引物结合在模板链的3端1414PCR扩增仪DNA分子电泳1515仪器仪器一定量的模板DNA引物4中脱氧核苷酸dNTP缓冲液热稳定DNA聚合酶(Taq酶)Mg2+作为DNA复制的模板使DNA聚合酶能从引物3端开始连接脱氧核苷酸作为合成DNA子链的原料提供相对稳定的pH环境催化合成DNA子链真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活DNADNA复制所需的基本条件复制所需的基本条件1616ATP与dATP在结构上有什么区别?dATP为什么能用作DNA复制的底物?如图所示,ATP结构中的五碳糖为核糖,而dATP结构中的五碳糖为脱氧核糖。ATP
7、转移掉两个磷酸基团后剩下的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸,所以ATP是转录的底物;同理,dATP转移掉两个磷酸基团后剩下的结构就是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸,所以dATP可以用作DNA复制的底物。17171)变性(不需要解旋酶):当温度上升到_以上时,断裂,双链DNA解聚为两条。氢键单链DNA待扩增的待扩增的DNADNA片段片段第一步:变性3 33 35 55 53 35 53 35 5变性90思考:变性的温度为何是90以上的一个温度范围?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。P PCRCR反应的过程反应的过程18182)复性:当温度下
8、降到50左右时,两种引物通过与两条单链DNA结合。第二步:复性引物1引物2DNA引物3 35 53 35 5碱基互补配对5 55 5思考:为什么需要引物?引物结合在模板链的什么位置?因为Taq酶(DNADNA聚合酶聚合酶)不能从头合成从头合成DNADNA。引物结合在DNA模板链 3端位置,Taq酶只能从引物的只能从引物的33端开始延伸端开始延伸DNADNA链链。3 33 319193)延伸: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。第三步:延伸引物引物1 1引物引物2 2TaqTaq酶酶TaqTaq酶酶3 35 53 35 5脱氧核苷酸5
9、55 5DNA聚合酶723 33 33 33 372是Taq酶的最适温度Taq酶结合在引物的3端目的基因的筛选与获取2020第一轮循环的产物第二轮循环的产物第三轮的产物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。即成指数形式扩增(约为2n,其中n为扩增循环的次数)。P PCRCR反应的结果反应的结果21215355第一次循环第二次循环35第三次循环33【问题探究】PCR技术获取目的基因时至少要经过几次循环才技术获取目的基因时至少要经过几次循环才能从能从DNA分子中分子中分离出目的基因分离出目的基因?2222三次循环(1)要保证目的基因能与载体相连
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