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(共19张PPT)
第3章 基因工程工程
第2节 基因工程的基本操作程序
（第二课时）
目标
01
02
03
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）
学习目标
抗干旱水稻的形成
思考：
1、基因工程的三种工具在基因工程的哪一步用到？
2抗干旱基因为什么不可以直接放入水稻细胞内？
合作探究一：抗干旱基因为什么不能直接放入水稻细胞？
就算可以进行转录和翻译成蛋白质，游离的DNA片段也无法随着细胞分裂进行复制，导致子代细胞不再含有目的基因
游离的DNA片段进入受体细胞，一般会直接被分解
不能原因
那怎样才能让抗干旱基因在水稻细胞中稳定存在，并且遗传给下一代；同时还能使目的基因能够在受体细胞中表达和发挥作用？
构建基因表达载体----分子运输车
2
第二步：基因表达载体的构建
地位：基因工程的核心工作
合作探究二：给大家介绍分子运输车（基因表达载体）是由哪些
元件组成？ 各元件的作用？
DNA片段
合作探究二：给大家介绍分子运输车（基因表达载体）是由哪些
元件组成？ 各元件的作用？
本质：
位置：
功能：
插入 和 之间
启动子：
终止子
本质
位置
功能
｝
｝
复制原点
标记基因
DNA片段
DNA复制的起始位点
类型：...抗性基因、荧光蛋白基因
作用：鉴别重组DNA分子是否导入受体细胞
DNA片段
基因的上游
RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA
DNA片段
基因的下游
终止转录
启动子
终止子
目的基因
自我预习检测：判断正误
1、基因表达载体由目的基因、标记基因、启动子、终止子组成 （）
2、启动子是一段特殊的RNA片段，是PNA聚合酶的结合位点 （）
3、终止子是一段DNA片段，使翻译在相应的地方停下来 （）
4、目的基因必须插入启动子和终止子之间 （）
5、基因表达载体的构建是基因工程的核心工作 （）
6、基因表达载体等同于载体 （）
7、启动子又叫起始密码子，终止子又叫终止密码子 （）
8、标记基因的作用是检测重组DNA分子是否导入受体细胞 （）
X
X
X
X
X
√
√
√
√
启动子
终止子
起始密码子
终止密码子
【区分三组概念】
位于DNA上
位于mRNA上
翻译的起始点
翻译的终点
转录的起始点
转录的终点
(本身不转录)
决定氨基酸
不决定氨基酸
载体
表达载体
标记基因、复制原点
标记基因、复制原点、
目的基因、启动子、终止子
当堂检测
1、下图为基因表达载体的模式图。若结构X是表达载体所必需的,则X最 可能是(　　)
A.氨苄青霉素抗性基因 B.启动子
C.限制酶 D.DNA连接酶
B
2.下图为基因工程的部分过程示意图,甲~丁代表各不同阶段参与的成分。下列叙述正确的是 (　　)
A.甲可以是细菌的质粒
B、乙是植物激素、丙可以是植物的RNA
C、甲、丙的原理是细胞膜的流动性
D、甲、丙融合的结果只有图中的这一种类型
课时评价P37：6改编
合作探究三：请你为抗干旱基因私人订制一辆分子运输车，
你将如何设计？
杂种细胞
温故知新
1、融合后产生几种类型的细胞（只考虑两两融合的细胞）？
2、植物体细胞融合的原理？
A
B
3种；AA、BB、AB
细胞膜流动性
质粒
抗干旱基因（目的基因）
思考：1、目的基因与质粒结合的产物有几种？
3种：目的基因-质粒；
目的基因-目的基因（目的·基因·自我环化）；
质粒-质粒（质粒的自我环化）
小组活动：拼一拼、剪一剪
利用手上的质粒和目的基因，思考用哪一种限制酶同时切割质粒和目的基因，才能随意拼接出目的基因-质粒；目的基因-目的基因；质粒-质粒这三种产物（注意只有切口相同的才可以拼接）
质粒
目的基因
限制酶的3
个切割位点
目-目
质-质
目-质
A
B
A
B
B
A
目的基因反向连接
如何剪？
如何接？
限制酶
目的基因
限制酶
切割位点
获取目的基因
限制酶
重组DNA分子
DNA连接酶
启动子
终止子
质粒
限制酶切割位点
①用限制酶在载体的启动子和终止子之间切割，使它出现一个缺口；
②用同种限制酶或
能产生相同末端的限制酶在目的基因的两头切割，获取目的基因；
③用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体缺口处，形成重组DNA分子。
（重组质粒）
看图说话，复述步骤
缺点：除了形成重组质粒，还形成质粒-质粒（质粒自我环化）、目的基因与目的基因（目的基因自我环化）和目的基因的反向连接，如何解决这个问题？
小组活动：拼一拼、剪一剪
利用手上的质粒和目的基因，思考如何用两种限制酶同时切割质粒和目的基因，才能使拼接产物只有目的基因-质粒一种
质粒
目的基因
限制酶的3
个切割位点
目-质
A
B
A
B
如何剪？
如何接？
小结：
单酶切----4个相同切口-----随意连接----产物有3种+反向连接
双酶切----切口两两相同----防止随意连接 -----产物只有1种
3.下图为某种质粒载体的简图,小箭头所指部位分别为限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的切割位点,AmpR为氨苄青霉素抗性基因,TetR为四环素抗性基因,P为启动子,T为终止子,ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的切割位点。请分析回答下列问题。
(1)将含有目的基因的DNA片段与质粒分别用EcoR Ⅰ切割,产物用DNA连接酶进行连接后,其中由两个DNA片段连接形成的产物有-----------------------三种。
单酶切
双酶切法
(2)在上述实验中,为了防止目的基因和质粒用限制酶切割后产生的末端发生任意连接,应选用的限制酶是　。
课时评价P38：11
目的-目的；质粒-质粒；目的-质粒
EcoRⅠ、BamHⅠ
4.下图是利用基因工程技术培育转基因植物,生产可口服的疫苗的部分过程示意图,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制酶。下列说法错误的是(　　
A.图示过程是基因工程的核心步骤
B.表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠ
C.卡那霉素抗性基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
D.除图示组成外,表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构
答案:B
小结
限制酶的选择方法：
1、位于目的基因两头
2、限制酶可以是一种，
两种更好；
3、确保质粒上也有对应 的1种或者2种限制酶位点
4、质粒至少保留一个标记基因
限制酶选谁？
5、下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，下图中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：
限制酶 BamH Ⅰ Bcl Ⅰ Sau 3A Ⅰ Hin d Ⅲ
识别序列及切割位点
1、用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用表中 两种限制酶切割，不选用另外两种酶的理是 。
2、不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端，这在基因过程操作中有什么意义？
Bcl Ⅰ和Hin d Ⅲ
2个标记基因都被破坏
有更多的切割位点可以选择
课本P75：右下角
小结：当2个长度不同的限制酶具有相同的黏性末端，能被长的限制酶切割，肯定也能被短的切割
6、科研人员构建了可表达GM-CSF（一种细胞因子）的重组质粒，以增加白细胞数量，通过基因工程技术大量生产GM-CSF，满足临床需求。M-CSF基因及相关限制酶的酶切位点如图所示。请回答下列问题。
(1)从图中可知，在构建基因表达载体时，为克服目的基因自身环化，切割含目的基因的DNA和载体的限制酶应选用 。
(2)基因工程的核心步骤是 ，质粒和GM-CSF基因结合形成的重组质粒在受体细胞中能够稳定存在并发挥作用，在CM-CSF基因的首端必须具有 ，其作用是 。
HindIII和PstI
基因表达载体构建
启动子
是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出RNA

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