3.2基因工程的基本操作程序第2課時課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第3章

基因工程工程第2節(jié)

基因工程的基本操作程序（第二課時）目標(biāo)010203針對人類生產(chǎn)和生活的某一需求，嘗試提出初步的基因工程構(gòu)想，完成初步設(shè)計。（科學(xué)探究）結(jié)合實例，采用文字和圖示方式說明基因工程的基本操作程序。（科學(xué)思維）運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀等觀念理解PCR技術(shù)的過程、原理、條件等（生命觀念）學(xué)習(xí)目標(biāo)抗干旱水稻的形成思考：1、移植的器官可以直接放入病人體內(nèi)，那抗干旱基因可以直接放入水稻細(xì)胞內(nèi)嗎？合作探究一：抗干旱基因能不能直接放入水稻細(xì)胞？就算可以進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯成蛋白質(zhì)，游離的DNA片段也無法隨著細(xì)胞分裂進(jìn)行復(fù)制，導(dǎo)致子代細(xì)胞不再含有目的基因游離的DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞，一般會直接被分解

不能原因那怎樣才能讓抗干旱基因在水稻細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且遺傳給下一代；同時還能使目的基因能夠在受體細(xì)胞中表達(dá)和發(fā)揮作用？構(gòu)建基因表達(dá)載體----分子運(yùn)輸車2第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建地位：基因工程的核心工作02目的基因：能控制表達(dá)所需要的特殊性狀必須插到啟動子和終止子之間復(fù)制原點：DNA復(fù)制的起始位點終止子：本質(zhì)：有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段位置：基因的下游功能：終止轉(zhuǎn)錄四環(huán)素抗性基因、熒光蛋白基因等合作探究二：給大家介紹分子運(yùn)輸車（基因表達(dá)載體）是由哪些

元件組成？

各元件的作用？啟動子：本質(zhì)：有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段位置：基因的上游功能：RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA標(biāo)記基因：作用為鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來自我預(yù)習(xí)檢測：判斷正誤1、基因表達(dá)載體由目的基因、標(biāo)記基因、啟動子、終止子組成

（）2、啟動子是一段特殊的RNA片段，是PNA聚合酶的結(jié)合位點

（）3、終止子是一段DNA片段，使翻譯在相應(yīng)的地方停下來

（）4、目的基因必須插入啟動子和終止子之間

（）5、基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心工作

（）6、基因表達(dá)載體等同于載體

（）7、啟動子又叫起始密碼子，終止子又叫終止密碼子

（）8、標(biāo)記基因的作用是檢測重組DNA分子是否導(dǎo)入受體細(xì)胞

（）XXXXX√√√√啟動子終止子起始密碼子終止密碼子【區(qū)分三組概念】位于DNA上位于mRNA上翻譯的起始點翻譯的終點轉(zhuǎn)錄的起始點轉(zhuǎn)錄的終點(本身不轉(zhuǎn)錄)決定氨基酸不決定氨基酸載體表達(dá)載體標(biāo)記基因、復(fù)制原點標(biāo)記基因、復(fù)制原點、目的基因、啟動子、終止子當(dāng)堂檢測

下圖為基因表達(dá)載體的模式圖。若結(jié)構(gòu)X是表達(dá)載體所必需的,則X最

可能是(

)A.氨芐青霉素抗性基因B.啟動子C.限制酶

D.DNA連接酶B合作探究三：請你為抗干旱基因私人訂制一輛分子運(yùn)輸車，

你將如何設(shè)計？雜種細(xì)胞溫故知新1、融合后產(chǎn)生幾種類型的細(xì)胞（只考慮兩兩融合的細(xì)胞）？

2、植物體細(xì)胞融合的原理？AB3種；AA、BB、AB細(xì)胞膜流動性質(zhì)粒抗干旱基因（目的基因）思考：1、目的基因與質(zhì)粒結(jié)合的產(chǎn)物有幾種？2、目的基因與質(zhì)粒的融合能不能利用細(xì)胞膜的流動性？如果不能，應(yīng)該用什么方法？3種：目的基因-質(zhì)粒；目的基因-目的基因；質(zhì)粒-質(zhì)粒剪接法小組活動：拼一拼、剪一剪利用手上的材料，分別剪接出目的基因-質(zhì)粒；目的基因-目的基因；質(zhì)粒-質(zhì)粒這三種產(chǎn)物（不同的顏色線條表示不同的限制酶切割位點，只有切口相同的才可以拼接）限制酶目的基因限制酶切割位點獲取目的基因限制酶重組DNA分子DNA連接酶啟動子終止子質(zhì)粒限制酶切割位點①用限制酶在載體的啟動子和終止子之間切割，使它出現(xiàn)一個缺口；②用同種限制酶或能產(chǎn)生相同末端的限制酶在目的基因的兩頭切割，獲取目的基因；③用DNA連接酶將目的基因片段拼接到載體缺口處，形成重組DNA分子。（重組質(zhì)粒）看圖說話，復(fù)述步驟缺點：除了形成重組質(zhì)粒，還形成質(zhì)粒-質(zhì)粒（質(zhì)粒自我環(huán)化）、目的基因與目的基因（目的基因自我環(huán)化）和目的基因的反向連接，如何解決這個問題？小組活動：拼一拼、剪一剪小結(jié)：單酶切-----4個相同切口--------隨意連接---------------產(chǎn)物有3種雙酶切------切口兩兩相同-----防止隨意連接--------產(chǎn)物只有1種利用手上的材料，思考如何剪接，才可以只有目的基因-質(zhì)粒這一種產(chǎn)物（不同的顏色線條表示不同的限制酶切割位點，只有切口相同的才可以拼接）1.下圖為某種質(zhì)粒載體的簡圖,小箭頭所指部位分別為限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的切割位點,AmpR為氨芐青霉素抗性基因,TetR為四環(huán)素抗性基因,P為啟動子,T為終止子,ori為復(fù)制原點。已知目的基因的兩端分別有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在內(nèi)的多種酶的切割位點。請分析回答下列問題。(1)將含有目的基因的DNA片段與質(zhì)粒分別用EcoRⅠ切割,產(chǎn)物用DNA連接酶進(jìn)行連接后,其中由兩個DNA片段連接形成的產(chǎn)物有-----------------------三種。

單酶切雙酶切法(2)在上述實驗中,為了防止目的基因和質(zhì)粒用限制酶切割后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接,應(yīng)選用的限制酶是

。2.下圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物,生產(chǎn)可口服的疫苗的部分過程示意圖,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制酶。下列說法錯誤的是(

A.圖示過程是基因工程的核心步驟B.表達(dá)載體構(gòu)建時需要用到限制酶SmaⅠC.卡那霉素抗性基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來D.除圖示組成外,表達(dá)載體中還應(yīng)該含有啟動子和終止子等結(jié)構(gòu)答案:B小結(jié)限制酶的選擇方法：1、位于目的基因兩頭2、限制酶可以是一種，

兩種更好；3、看選定的限制酶能否在質(zhì)粒上切開一個切口4、質(zhì)粒至少保留一個標(biāo)記基因限制酶選誰？4、下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點，下圖中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點，其中切割位點相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。請回答下列問題：限制酶BamHⅠBclⅠSau3AⅠHindⅢ識別序列及切割位點

1、用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用表中

兩種限制酶切割，不選用另外兩種酶的理是

。2、不同的限制酶切割可能產(chǎn)生相同的黏性末端，并且可以連接，這在基因過程操作中有什么意義？BclⅠ和HindⅢ2個標(biāo)記基因都被破壞有更多的切割位點可以選擇3、科研人員構(gòu)建了可表達(dá)GM-CSF（一種細(xì)胞因子）的重組質(zhì)粒，以增加白細(xì)胞數(shù)量，通過基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)GM-CSF，滿足臨床需求。M-CSF基因及相關(guān)限制酶的酶切位點如圖所示。請回答下列問題。

(1)從圖中可知，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時，為克服目的基因自身環(huán)化，切割含目的基因的DNA和載體的限制酶應(yīng)選用

。(2)基因工程的核心步驟是