
針對(duì)人類(lèi)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(jì)。(科學(xué)探究)
結(jié)合實(shí)例,采用文字和圖示方式說(shuō)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(guān)等觀(guān)念理解PCR技術(shù)的過(guò)程、原理、條件等(生命觀(guān)念)
情景視頻一:從社會(huì)中來(lái)
1997年,我國(guó)政府首次批準(zhǔn)商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉。到2015年,我國(guó)已育成轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉新品種100多個(gè),減少農(nóng)藥用量40萬(wàn)噸,增收節(jié)支社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益450億元。
問(wèn)題1:你知道轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉抗蟲(chóng)的機(jī)制是什么嗎?培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉一般需要哪些步驟呢?
中國(guó)抗蟲(chóng)棉紀(jì)實(shí)(視頻)
培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程
普通棉花(無(wú)抗蟲(chóng)特性)
1.目的基因的篩選與獲取
2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建(核心)
3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞
4.目的基因的檢測(cè)與鑒定
一、目的基因的篩選與獲取
主要指的是編碼蛋白質(zhì)的基因
目的基因--Bt抗蟲(chóng)蛋白基因
問(wèn)題2:那么,如何篩選目的基因呢?
為什么培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉用到的目的基因是Bt基因?
合作探究一:請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P76-77,小組合作思考討論完成問(wèn)題。
Bt基因的殺蟲(chóng)機(jī)理是怎樣的?
抗蟲(chóng)棉中的Bt抗蟲(chóng)蛋白會(huì)不會(huì)對(duì)人畜產(chǎn)生危害?為什么?
(二)篩選合適目的基因:
利用測(cè)序技術(shù)、序列數(shù)據(jù)庫(kù)(如GenBank)、序列對(duì)比工具(如BLAST)等,找到合適的目的基因
先對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增
問(wèn)題3:獲取一個(gè)Bt基因之后,是否就該立即開(kāi)始準(zhǔn)備轉(zhuǎn)基因操作?
合作探究二:請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P76-77,小組合作思考討論完成問(wèn)題。
1.總結(jié)出PCR的概念、提出者、原理、目的、優(yōu)點(diǎn)。2.結(jié)合體內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程,思考PCR的進(jìn)行需要哪些條件?所需設(shè)備是什么?3.構(gòu)建出PCR的大致過(guò)程。4.PCR擴(kuò)增為什么需要引物?5.如何對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行鑒定?6. PCR技術(shù)與DNA復(fù)制過(guò)程比較?
PCR由穆里斯等人于1985年發(fā)明,為此,穆里斯于1993年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
如果說(shuō),沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),標(biāo)志著分子生物學(xué)時(shí)代的開(kāi)啟,那么PCR技術(shù)則標(biāo)志著分子生物學(xué)的騰飛。PCR技術(shù)的出現(xiàn),徹底變革了生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、以及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)等等。
(三)利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因:
它是一項(xiàng)根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理,在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件,對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。
PCR技術(shù)所需的基本條件
主要是DNA單鏈或RNA,使耐高溫的DNA聚合酶能夠從引物的3’端開(kāi)始連接脫氧核苷酸
提供合適的酸堿度和離子,DNA聚合酶需要Mg2+激活
溫度上升到90℃以上,雙鏈DNA解聚為單鏈
當(dāng)溫度下降到50℃左右時(shí),兩種引物通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA結(jié)合。
溫度上升到72℃左右時(shí),溶液中的4種脫氧核苷酸在耐高溫的DNA聚合酶的作用下合成新的DNA鏈。
問(wèn)題4:PCR擴(kuò)增需要引物的原因?
DNA聚合酶不能從頭合成DNA,只能從引物的3′端開(kāi)始延伸DNA鏈。
由于一個(gè)循環(huán)得到的產(chǎn)物又可以作為下一個(gè)循環(huán)的模板,因而每一次循環(huán)后目的基因的量可以增加一倍。
即成 形式擴(kuò)增(約為 ,其中n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù))。
DNA分子具有可解離的基團(tuán),在一定的pH下,這些基團(tuán)可以帶上正電荷或負(fù)電荷,在電場(chǎng)的作用下,這些帶電分子會(huì)向與它所帶電荷相反的電極移動(dòng),這個(gè)過(guò)程就叫電泳。
DNA在高溫下變性解旋
細(xì)胞內(nèi)(主要在細(xì)胞核內(nèi))
問(wèn)題5:PCR技術(shù)與DNA復(fù)制過(guò)程比較?
1.PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA,需要的條件是( ) ①目的基因??? ②引物??? ③四種脫氧核苷酸?? ④mRNA??? ⑤DNA聚合酶等??? ⑥核糖體 A.①②③④ B.②③④⑤ C.①③④⑤ D.①②③⑤
2.下列有關(guān)PCR技術(shù)的說(shuō)法,不正確的是( )A.PCR是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù)B.PCR技術(shù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制C.利用PCR技術(shù)獲取目的基因的前提是要有一段已知的目的基因的核苷酸序列D.PCR擴(kuò)增中需要解旋酶解開(kāi)雙鏈DNA
3 .下列有關(guān)PCR技術(shù)的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.每一次循環(huán)后目的基因的數(shù)量可以增加一倍B.PCR反應(yīng)過(guò)程中需要3個(gè)不同的溫度范圍C.PCR反應(yīng)過(guò)程中加入的酶的顯著特性是耐高溫D.模板DNA和引物能在每一次擴(kuò)增中重復(fù)使用
4.下列有關(guān)體內(nèi)DNA復(fù)制與PCR技術(shù)比較的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.二者子鏈的延伸方向相同,均為5′端→3′端B.二者均需要解旋酶破壞氫鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)解旋C.體內(nèi)DNA復(fù)制需要能量,PCR反應(yīng)也需要能量D.二者遵循的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則相同
5.在核酸分子雜交技術(shù)中,常常使用已知序列的單鏈核酸片段作為探針(探針是指以放射性同位素、生物素或熒光染料等進(jìn)行標(biāo)記的已知核苷酸序列的核酸片段)。為了獲得B鏈作探針,可應(yīng)用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增,應(yīng)選擇的引物種類(lèi)是( )A.引物1與引物2B.引物3與引物4C.引物2與引物3D.引物1與引物4
6. 利用PCR可以在體外進(jìn)行DNA片段的擴(kuò)增,下列有關(guān)“DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定”實(shí)驗(yàn)的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.PCR實(shí)驗(yàn)中使用的微量離心管、槍頭和蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌處理B.PCR利用了DNA的熱變性原理C.PCR所用的緩沖液和酶從冰箱拿出之后,迅速融化D.在向微量離心管中添加反應(yīng)組分時(shí),每吸取一種試劑后,移液器上的槍頭都必須更換
7.下圖表示形成cDNA并進(jìn)行PCR擴(kuò)增的過(guò)程。據(jù)圖分析,下列敘述正確的是( )
A.①過(guò)程所需的原料是核糖核苷酸 B.②過(guò)程所需的酶必須耐高溫C.③過(guò)程需要解旋酶破壞氫鍵 D.④過(guò)程的引物對(duì)之間不能互補(bǔ)配對(duì)
8.聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。下列有關(guān)PCR過(guò)程的敘述中錯(cuò)誤的是 ( )A.變性過(guò)程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對(duì)之間的氫鍵,在體內(nèi)也可利用解旋酶實(shí)現(xiàn)B.復(fù)性過(guò)程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對(duì)原則完成的C.延伸過(guò)程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸D.PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶的最適溫度較高
9.下圖表示利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的部分過(guò)程,其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類(lèi)似。下列敘述錯(cuò)誤的是
A.耐高溫的DNA聚合酶總將游離的脫氧核苷酸連接到3′端B.在第三輪循環(huán)產(chǎn)物中開(kāi)始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段C.引物之間或引物自身發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì),則不能有效擴(kuò)增目的基因D.從理論上推測(cè),第三輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段占3/4
10.(2021·全國(guó)甲卷·高考真題)PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測(cè)。為檢測(cè)病人是否感染了某種病原菌,醫(yī)生進(jìn)行了相關(guān)操作:①分析PCR擴(kuò)增結(jié)果;②從病人組織樣本中提取DNA;③利用PCR擴(kuò)增DNA片段;④采集病人組織樣本。回答下列問(wèn)題:(1)若要得到正確的檢測(cè)結(jié)果,正確的操作順序應(yīng)該是_________(用數(shù)字序號(hào)表示)。(2)操作③中使用的酶是____________________________。PCR 反應(yīng)中的每次循環(huán)可分為變性、復(fù)性、_____三步,其中復(fù)性的結(jié)果是________________________________________。(3)PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))技術(shù)是指________________________________________________________________________________________________________________________________。該技術(shù)目前被廣泛地應(yīng)用于疾病診斷等方面。
一項(xiàng)根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理,在體外參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件,對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)
Taq酶(耐高溫的DNA聚合酶)
引物通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與單鏈DNA結(jié)合
這是一份人教版 (2019)選擇性必修3第3章 基因工程第2節(jié) 基因工程的基本操作程序一等獎(jiǎng)?wù)n件ppt,共29頁(yè)。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo),目的基因的篩選與獲取,基因表達(dá)載體的構(gòu)建,目的基因的檢測(cè)與鑒定,探究實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)原理,PCR儀,材料用具,一儀器,微量離心管等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中生物人教版 (2019)選擇性必修3第2節(jié) 基因工程的基本操作程序獲獎(jiǎng)ppt課件,共42頁(yè)。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo),溫故知新PCR之歌,一目的,二組成,①啟動(dòng)子,②終止子,限制酶切割位點(diǎn),③標(biāo)記基因,④復(fù)制原點(diǎn),⑤目的基因等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份人教版 (2019)第1節(jié) 重組DNA技術(shù)的基本工具優(yōu)質(zhì)課ppt課件,共46頁(yè)。PPT課件主要包含了基因工程,第3章基因工程工程,從社會(huì)中來(lái),EcoRⅠ,拓展延伸,拓展訓(xùn)練,課堂小結(jié)等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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