选修三1.2基因工程的基本操作程序
高中生物选修三专题一 1.2 基因工程的基本操作程序
已知基因的核苷酸序列 ； ③前提条件：_______________________ 模板DNA 、___________ DNA引物 、 原料：___________ 热稳定DNA聚合酶 、 ________________ 四种脱氧核苷酸 。 __________________ 指数 方式扩增，即____ 2n （n为扩增 ④方式：以_____ 循环的次数） ⑤结果： 使目的基因的片段在短关信息。
如：根据基因的核苷酸序列
基因的功能
基因在染色体上的位置
基因的转录产物mRNA
基因翻译产物蛋白知道序列，NA B、线粒体DNA C、总mRNA D、tRNA
3、化学方法人工合成目的基因
（1）范围
在基因较小，核苷酸序列已知的 情况下，可以利用DNA合成仪人工合 成。
（2）方法 化学合成法 、 反转录法
（在DNA合成仪中合成）
人工合成 (基因比较小)
DNA合成仪
48
①反转录法：
以目的基因转录成的信使 RNA为模板，反转录成互补的 单链DNA，然后在酶的作用下 合成双链DNA，从而获得所需 的基因。
（二）、目的基因
主要指的是编码蛋白质的结构基因
也可以是一些具有调控作用的因子。
例如：与生物抗逆性相关的基因，与生物优良品质 相关的基因，药物和保健品相关的基因，与毒物降 解相关的基因，以及与工业所需要酶相关的基因。
目前被广泛提取使用的目的基因有： 苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因 （抗病毒、抗细菌)、人胰，导入的 一段碱基序列互补配对。
温度控制和缓冲液（Mg2+）
（5）、仪器： PCR扩增仪（自动调控温度的仪 器） （6）、方式： 以_____ 指数 方式扩增，即 ____ 2n （n为扩增循环的次数）
【高中生物】1、2-基因工程的基本操作程序
1、2 基因工程的基本操作程序课标要求简述基因工程的原理和技术能力要求（1）通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。
（2）通过对基因工程的基本操作程序的学习，使学生在理解步骤的同时，举一反三，对于其他基因工程操作实例做到能理解、能介绍，从而培养学生对相关知识的理解能力及良好的语言表达能力。
（3）通过引导学生在网上的探究活动，引导学生主动参与，乐于探究，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
知识网络体系目的基因：指编码蛋白质结构基因基因文库从基因文库中获取基因组文库目的基因的获取方法部分基因文库人工合成PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
利用PCR技术扩增目的基因目的：获取大量的目的基因原理：DNA复制过程目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，基因表达载体的构建并使目的基因能够表达和发挥作用。
（基因工程的核心）目的基因：基因表达载体的组成：启动子：终止子：标记基因：转化：目的基因进入受体细胞内并在受体细胞内维持稳定和表达的过程农杆菌转化法导入植物细胞的方法：基因枪法将目的基因导入受体细胞方法：花粉通道法导入动物细胞的方法：显微注射技术导入微生物的方法：检测转基因生物的染色体上是否插入了目的基因检测：方法：分子杂交技术（DNA探针+转基因生物DNA）目的基因的检测和鉴定检测目的基因是否转录方法：分子杂交技术（DNA探针+转基因生物mRNA）检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原—抗体杂交鉴定：对生物进行个体水平的鉴定重难热点归纳提取目的基因的方法目的基因导入受体细胞的途径。
知识拓展1．外显子与内含子一般来说，结构基因都是由外显子和内含子组成，但是，外显子和内含子的关系不是完全固定不变的。
有时同一条DNA链上的某一段DNA序列，当它作为编码某多肽链的基因时是外显子，而作为编码另一多肽链的基因时，则是内含子，结果是同一基因可以同时转录为两种或两种以上的mRNA。
人教版高中生物选修三1.2 基因工程的基本操作程序
1．2 基因工程的基本操作程序阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测和鉴定等步骤。
知识点一 目的基因的获取1.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。
2.目的基因的获取方法 (1)从基因文库中获取①基因文库：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的基因，称为基因文库。
②种类⎩⎪⎨⎪⎧基因组文库：包含一种生物所有的基因部分基因文库：包含一种生物的一部分基因③提取依据：基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA ，以及基因的表达产物蛋白质等特性。
(2)利用PCR 技术扩增目的基因①PCR 的含义：是一项在生物体外复制特定DNA 片段的核酸合成技术。
②目的：短时间内大量扩增目的基因。
③原理：DNA 双链复制。
④过程第一步：加热至90～95 ℃，DNA 解链；第二步：冷却至55～60 ℃，引物结合到互补DNA 链；第三步：加热至70～75 ℃，热稳定DNA 聚合酶(Taq 酶)从引物起始进行互补链的合成。
如此重复循环多次。
⑤特点：指数形式扩增。
(3)人工合成如果目的基因较小，核苷酸序列又已知，可通过DNA 合成仪用化学方法人工合成。
1．cDNA 文库与基因组文库的区别2.PCR过程优点操作简单专一性强可在短时间内大量扩增目的基因专一性强，可产生自然界中不存在的新基因缺点工作量大、盲目性大、专一性差操作过程较麻烦，技术要求过高需要严格控制温度、技术要求高适用范围小1．下列有关获取目的基因的方法的叙述，错误的是()A．直接分离目的基因的方法的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性B．由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，一般使用人工合成的方法C．目前人工合成基因的方法主要有两种，分别是反转录法和化学合成法D．PCR技术的原理是DNA复制，需要RNA聚合酶催化DNA合成[解析]选D。
选修3 专题1 1.2 基因工程的基本操作程序学案(陆德平)
1.2 基因工程的基本操作程序——学案编者：陆德平一、目的基因的获取：1．目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的。
2．获取目的基因的方法（1）从基因文库中获取目的基因①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多，导入受体菌的群体中，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：含有一种生物的基因②种类cDNA文库：含有一种生物的基因③目的基因的获取根据基因的有关信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。
（2）利用PCR技术扩增目的基因。
①PCR：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。
②条件：已知目的基因的序列。
③过程：目的基因DNA受热形成，与结合，然后在______的作用下进行延伸形成DNA。
④方式：指数扩增=2n（n为扩增循环的次数）（3）人工合成法：基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。
例1、多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。
PCR过程一般经历下述三十多次循环：95℃下使模板DNA变性、解链→55℃下复性（引物与DNA模板链结合）→72℃下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。
下列有关PCR过程的叙述中不正确的是A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成C．延伸过程中需要DNA聚合酶、A TP、四种核糖核苷酸D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高二、基因表达载体的构建（1）表达载体的组成：目的基因++ +标记基因等。
（2）启动子：位于基因的，它是结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。
（3）终止子：位于基因的，终止。
（4）表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因____ 和发挥作用。
（5）标记基因：受体细胞是否含有目的基因。
（6）不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建上也会有所差别。
人教版高中生物选修3专题1第2节基因工程的基本操作程序(共42张PPT)
目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌 抗虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、人胰 岛素基因等。
（一）获取目的基因的常用方法有哪些?
初始目的基因的来源 1. 从生物中直接获取 2. 人工合成
注意：要保持基因的完整性
目的基因的核苷酸序列未知）含有某种生物不同基因的许多DNA片断， 导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有 这种生物的不同基因，称为基因。基因基因组
部分基因 （如:cDNA）•9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/8/122021/8/12Thursday, August 12, 2021 •10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/8/122021/8/122021/8/128/12/2021 9:54:53 PM •11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/8/122021/8/122021/8/12Aug-2112-Aug-21 •12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/8/122021/8/122021/8/12Thursday, August 12, 2021
PCR技术扩增与DNA复制的比较
碱基互补配对 四种脱氧核苷酸
模板、能量、酶
DNA在高温下 变性解旋
体外复制
解旋酶催化 细胞核内
热稳定的DNA聚合酶 细胞内的DNA聚合酶
大量的DNA片段 形成整个DNA分子
3.人工合成
——根据已知的氨基酸序列合成DNA 蛋白质的氨基酸序列
基因工程的基本操作程序
双子叶植物 :花生、大豆、棉花…
单子叶植物 : 水稻、小麦、玉米…
双子叶植物－网状脉
单子叶植物－平行脉
显微注射技术
目的基因的表达和检测 检测对象 目的基因是否导入 分子 目的基因是否转录 水平 方法
DNA分子杂交法
DNA-RNA分子杂交法
目的基因是否翻译
个体 受体是否具有 转基因特征 水平
抗原－抗体杂交法 接种实验
专题1
基因工程
1.2 基因工程的基本操作程序
目的基因的获取
基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和鉴定
基因工程的目的基因－－
从供体转移到受体的基因。 更符合人们需要的基因就可以是目的基因。 与生物抗逆性相关的基因 与优良品质相关的基因
与生物药物和保健品相关的基因
PCR技术
加热变性
PCR循环
退火复性
延伸
高温变性 低温复性
中温延伸
PCR反应体系中目的基因成指数(2n)形式扩增
一个DNA分子进行PCR扩增, 循环4次，理论上至少需要 几个引物？
D N A 增 殖
细胞内复制
1）模板：DNA母链 2）原料： 4种 dNTP 3）酶： 解旋酶 DNA聚合酶 引物 DNA连接酶 4）特点: 半保留复制
DNA合成仪
RNA逆转录的过程
逆转录酶
mRNA
RNA－DNA 杂合双链
单链DNA
DNA聚合酶
cDNA
Байду номы的基因结构
非编码区
（上游）
编码区 (编码蛋白质)
非编码区
(下游)
启动子
(与RNA聚合 酶结合位点)
终止子
(转录终止 标记)
1.2 基因工程的基本操作程序
分裂 含目的基因 分化 的受精卵
雌性动物输 发育 转基因
卵管或子宫
动物
为什么将目的基因导入动物细胞常用的受体细 胞是受精卵？
（三）导入微生物细胞 Ca2+ 处理法
1. 过程 （1）制备感受态细胞：用Ca2+（CaCl2）处理细菌，使细 菌易于接受外源DNA分子。 （2）重组DNA分子与感受态细胞混合孵育，完成转化。
呼吸酶基因
胰岛素基因
ATP酶 基因
胰岛B细胞的mRNA上含有部分的基因
胰岛A细胞的DNA上含有全部的基因
呼吸酶基因
胰高血糖素基因
胰岛素基因
抗体基因
ATP酶 基因
……
转基录因的选择性表达
呼吸酶基因
胰高血糖素基因
ATP酶 基因
胰岛A细胞的mRNA上含有部分的基因
浆细胞的DNA上含有全部的基因
呼吸酶基因
基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、 土壤农杆菌和动植物细胞等。
导入受体细胞的方法 ，因受体细胞的不同而不同。
（一）导入植物细胞
（1）农杆菌转化法
①适用范围： 易感染双子叶植物和裸子植物，对
大多数单子叶植物没有感染能力
②原理： Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受
体细胞染色体的DNA上。
胰高血糖素基因
胰岛素基因
抗体基因
ATP酶 基因
……
转基录因的选择性表达
呼吸酶基因
抗体基因
ATP酶 基因
抗体细胞的mRNA上含有部分的基因3. 基因的构建（1）基因组的构建
提取某生物 用适当限 全部DNA 制酶切割
许 多 与载体连接导片段）
的原理．
高中生物同步课件：1.2 基因工程的基本操作程序(新人教版选修3)
程需要DNA聚合酶催化。
栏目 导引
专题1
基因工程
⑤属于双链DNA复制的过程，需要DNA聚合 酶催化。⑤过程在70～75 ℃环境下进行，所
需要的酶能够耐高温。
【答案】 RNA (2)稳定 (3)DNA聚合酶 (4)60
栏目 导引
(1)反转录酶(或逆转录酶)
分解
催化⑤过程的酶耐高温
专题1
基因工程
互动探究
基因工程
(2)化学合成法，即依照某一蛋白质的氨基酸 序列，通过密码子推算出其基因序列，然后 直接合成目的基因，其过程如下：
栏目 导引
专题1
基因工程
例1
(2012· 青岛市高二期末)1970年，科
学家证实了RNA病毒能依赖RNA合成DNA 的过程，并发现了催化此过程的酶。下面为 形成cDNA的过程和PCR扩增过程示意图。 请根据图解回答下列问题：
栏目 导引
专题1
基因工程
要点二
基因表达载体的构建
1.构建基因表达载体的目的：使目的基因在
受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一
代，使目的基因能够表达和发挥作用。 2.基因表达载体的构建 (1)启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位 于基因的首端。它是RNA聚合酶识别和结合 的部位，可驱动基因转录。
栏目 导引
专题1
基因工程
四、目的基因的检测与鉴定
1..首先要检测转基因生物的DNA上是否插
DNA分子杂交 目的基因 入了_________,方法是采用______________
技术。 2. 其 次 还 要 检 测 目 的 基 因 是 否 转 录 出 了 mRNA 分子杂交 ________,方法是采用__________技术。
2020高考生物选修3现代生物科技专题1 1.2基因工程的基本操作程序
解析：B 过程是以 RNA 为模板合成 DNA 的反转录 过程，需要的酶 cDNA 为模板直接进行 PCR 扩增，该过程中所用酶的显著特点 是耐高温。
答案：(1)反转录酶 (2)大于 (3)DNA cDNA 耐 高温
5．基因工程常用的受体细胞都是动植物的体细胞。 (×)
6．基因工程是否成功需进行个体生物学水平上的鉴 定。(√)
要点一 目的基因的获取
1．有哪些方法可以获取目的基因，各有什么优缺 点？
2．PCR 扩增目的基因的原理是什么？
归纳提升 1．获取目的基 物 的 单 链 mRNA ―反―转―录―酶―催―化→ 单 链 互 补 DNAD―N―A聚――合―酶―催→化双链 cDNA 片段与―载―― 体―连→热变性后解链为单链，与 引物结合，然后在 Taq DNA 聚合酶的作用下进行延伸形 成 DNA。
3．化学合成目的基因：如果基因比较小，核苷酸序 列又已知，也可以利用 DNA 合成仪化学合成。
二、基因表达载体的构建
1．表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋ 标记基因。
(4)PCR 扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退 火温度过高会破坏____________的碱基配对。退火温度的 设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但 ____________的引物需要设定更高的退火温度。
(5)如果 PCR 反应得不到任何扩增产物，则可以采取 的改进措施有________(填序号：①升高退火温度 ②降 低退火温度 ③重新设计引物)。
受体细胞
植物细胞 (体细胞)
导入方法
①农杆菌转化法：目的基因插入Ti质粒的TDNA→农杆菌→导入植物细胞→稳定维持和 表达 ②基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基 因转化方法，但是成本较高 ③花粉管通道法：这是我国科学家独创的一 种方法，是一种十分简便经济的方法
基因工程的基本操作程序
1.2基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取（三种方法）1.从基因文库中获取：（1）分类：①基因组文库：含有某种生物的全部基因；② cDNA文库：含有某种生物的部分基因（2）基因文库的构建过程：略（课本P10；注意两种文库的区别）2.PCR技术扩增目的基因（1）概念：短时间内在体外大量复制DNA的技术。
（2）原理：DNA双链复制（3）条件：模板、Taq酶、引物（单链DNA片段，能与模板链互补配对）、4种脱氧核苷酸（4）过程：变性→退火→延伸3.通过DNA合成仪用化学方法人工合成：目的基因比较小，核苷酸序列已知第二步：基因表达载体的构建（核心步骤）1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在和表达，并且可以遗传给下一代2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因（+复制原点）（1）启动子（RNA聚合酶结合位点）：位于基因的首端，能驱动基因转录出mRNA（2）终止子：位于基因的尾端，终止转录①启动子和终止子位于DNA上；起始密码子和终止密码子位于mRNA上②真核生物的基因结构非编码区：不能转录出mRNA,但能调控基因的表达（含有启动子和终止子）基因外显子：转录出的mRNA能翻译出蛋白质编码区（原核生物的基因无外显子和内含子之分）（能转录形成mRNA）内含子：转录出的mRNA不能翻译出蛋白质（加工时被剪切）第三步：将目的基因导入受体细胞1.转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程2.常用的转化方法：①导入植物细胞：主要是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等农杆菌能感染双子叶植物和裸子植物（植物受损伤时，伤口处细胞分泌大量酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞），农杆菌中Ti质粒的T-DNA能转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上②导入动物细胞：最常用的方法：显微注射技术。
受体细胞：受精卵③导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少最常用的原核细胞是大肠杆菌，方法：感受态法（Ca2+处理法，增强细胞壁的通透性）第四步：目的基因的检测与鉴定目的基因是否成功导入：DNA分子杂交技术（用到基因探针）分子水平目的基因是否成功转录出mRNA：分子杂交技术（从细胞中提取mRNA，用检测基因探针与其杂交，观察是否形成杂交带）目的基因是否成功翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交技术个体生物学水平鉴定：做抗虫、抗病接种实验；或将植物移栽至盐碱地；功能活性对比①基因探针：用放射性同位素标记含有目的基因的（单链）DNA片段②转基因实验成功的标志：成功表达出相关蛋白质和性状。
1.2基因工程的基本操作步骤
步骤
获取目的基因 构建表达载体 导入受体细胞 得到转基因生物 目的基因检测与鉴定
目的基因的获取
什么是目的基因？ 指编码蛋白质的结构基因。 如：苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因、植物的抗病基因、种 子的储藏蛋白基因、人的胰岛素基因、干扰素基因、与毒 物降解有关的基因等 获取目的基因的方法： ①从供体细胞的DNA中直接分离列人工合成基因（DNA合成仪 合成）。 ③PCR技术扩增目的基因
RNA模板 杂化双链
反转录酶 碱水解
单链DNA DNA聚合酶 S1核酸酶 试管内合成 双链DNA
整合 细胞内复制
（三）基因操作的基本步骤
• 步骤一：目的基因的提取 3）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：
根据已知蛋白质的氨 蛋白质的氨基酸序列 推测 基酸序列，推测出相应的 信使RNA序列，然后按照 mRNA的核苷酸序列 碱基互补配对原则，推测 推测 出它的结构基因的核苷酸 结构基因的核苷酸序列 序列，再通过化学方法， 化学合成 以单核苷酸为原料合成目 目的基因 的基因。
DNA自动测序结果举例
遗传修饰动物模型的建立 及应用
一、转基因技术
转基因技术
采用基因转移技术使目的基因整合入受精 卵细胞或胚胎干细胞，然后将细胞导入动物子 宫，使之发育成个体。 转基因——被导入的目的基因 转基因动物(transgenic animal)
——目的基因的受体动物
二、核转移技术
（三）基因操作的基本步骤
• 哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术？
1）DNA序列自动测序仪： 对提取出来的基 因进行核苷酸序列 分析。
2）PCR技术： 使目的基因的片 段在短时间内成百 万倍地扩增。
（三）基因操作的基本步骤
原创10：1.2 基因工程的基本操作程序
繁殖快、单细胞、遗传物质少、容易培养
用Ca2+处理细胞
转
感受态细胞
化
过 程
表达载体与感受态细胞混合
感受态细胞吸收DNA分子
典例分析
基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体
细胞的主要原因是( B ) A．结构简单,操作方便
B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少,易操作
D．性状稳定,变异少
目的基因的检测与鉴定
鉴
用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后
定
不出现中毒症状，说明未摄入
目的基因或摄入目的基因未表
达。如虫吃后中毒死亡，则说
明摄入了抗虫基因并得到表达。
典例分析 目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特
性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定
的是（ ） C
①检测受体细胞中是否有目的基基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群 体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。基因组部分基因限制酶
连接在 载体上
导入 受体菌
基因组DNA DNA片段
运载体
受体菌
逆转录酶 DNA 聚合酶
目的基因
花粉管通道法
子房
将目的基因导入受体细胞
显微注射技术
将
目 的 基 因 导 入 动
提纯
操 含目 取 作 的基 受 程 因的 精
序 表达 卵
载体
显 微 注 射
胚 胎 早 期 培 养
胚 胎 移 植
新 性 状 动 物
物
细
胞
将目的基因导入受体细胞
将
目 原核生物特点
的
基
常用菌
因
导
入
微
高中生物基因工程1.2基因工程的基本操作程序素材1新人教版选修3(new)
1。
2 基因工程的基本操作程序一览众山小三维目标1.列举基因工程的实例,结合其具体过程了解基因工程的四个操作步骤，认同基因工程的应用可促进生产力的发展。
2。
深刻理解基因文库、基因组文库的概念，找出基因、基因文库和目的基因的区别与联系.3.结合实际，分析基因工程四个步骤的原理、工具及具体的操作程序。
尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案，从而锻炼自己分析问题、解决问题的能力。
学法指导本节学习的基因工程的基本操作程序和方法是对转基因植物、动物和微生物的概括。
本节学习的重点就是基因工程的基本操作过程，在学习过程中，应结合设计某一转基因生物的具体过程，将基因工程的操作程序有机地串联起来,从而加深对这一程序的认识.例如,烟草是人类健康的“杀手"。
如果让它生产出人类需要的药物蛋白，应如何操作?通过这一实例要分析目的基因从何而来，表达载体如何构建，如何导入烟草，如何检测药物蛋白产生与否等问题并加以设计。
可加深对基因工程原理的理解.学习时还要注意合作学习，资源共享,不同的人会有不同的方法,大家通过相互比较，相互借鉴，达到相互学习的目的.在课余时间,大家还可查阅《科学》杂志等参考读物,了解科学家成功的做法。
在各个操作程序中都有一些技术和方法层面上的难点不好理解，在学习中，可结合图片和影像资料，将抽象的知识形象化.诱学导入材料：β珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分.当它的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀型细胞贫血症。
问题：假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的β珠蛋白,想一想，应如何进行设计？导入：通过基因工程方法，结合基因操作工具，具体过程如下：(1）从小鼠中克隆出β珠蛋白基因的编码序列（cDNA)。
（2）将cDNA前连接上在大肠杆菌中可以适用的启动子，另外加上抗四环素的基因，构建成一个表达载体。
(3）将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌。
人教版高中生物选修三学案：1.2 基因工程的基本操作程序
1。
2 基因工程的基本操作程序【导学目标】1。
简述基因工程原理及基本操作程序。
2.尝试设计某一转基因生物的研制过程.【自主学习】基因工程的基本操作程序1。
的获取。
2．的构建.3．将目的基因导入。
4．目的基因的与鉴定.一、目的基因的获取1。
目的基因：主要是指编码蛋白质的，也可以是一些具有。
2．基因文库(1）基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多，导入的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
（2）基因文库的种类①基因组文库：含有一种生物的基因。
②部分基因文库：含有一种生物的基因。
3．获取目的基因的方法(1)从基因文库中获取目的基因（2)利用PCR技术扩增目的基因①PCR的含义：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术.②过程：目的基因受热形成，与引物结合,在的作用下延伸形成DNA.③方式：指数扩增＝2n(n为扩增循环的次数).(3）人工合成法:若较小，序列已知,可以人工合成。
二、基因表达载体的构建1。
基因表达载体的组成2．基因表达载体的功能（1)使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以给下一代。
(2）使目的基因和发挥作用。
三、将目的基因导入受体细胞1.转化：进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2．导入植物细胞（1）方法：、基因枪法、花粉管通道法等。
（2）农杆菌的特点①易感染和裸子植物。
②Ti质粒上的可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞上。
3．导入动物细胞（1)常用方法: 技术. （2）常用受体细胞: .4．导入微生物细胞（1）原核生物特点:繁殖快、多为、遗传物质相对等。
（2)对受体细胞的常用处理方法：用处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态（这种细胞称为）。
四、目的基因的检测与鉴定1。
检测方法(1) 技术:①检测转基因生物的上的目的基因；②检测目的基因是否转录出 .（2）抗原—抗体杂交技术:用于检测目的基因是否翻译成 .2．鉴定：鉴定、抗性鉴定等.思考交流1．利用PCR技术扩增目的基因时，需要提供哪些物质和条件?2．一般情况下，基因工程操作获得成功的标志是什么？正误判断1．基因工程操作程序中的核心步骤是基因表达载体的构建。
1.2 基因工程的基本操作程序1
1.2 基因工程的基本操作程序1学习目标：①知道基因结构知识、基因工程的基本操作程序②解释基因文库、基因组文库、部分基因文库的区别与联系。
③分析获取目的基因的原理、工具及具体的操作程序。
学习重点获取目的基因具体的操作程序。
学习难点从基因文库中获取目的基因；利用PCR技术扩增目的基因原理。
教材学习：基因工程的基本操作程序：基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：、、、。
补：1、原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构包括:能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质、①不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质。
②有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在该序列中，最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。
即。
2、真核细胞的基因结构核细胞的基因结构包括:A编码区：能够编码蛋白质的序列叫做，不能够编码蛋白质的序列叫做。
B非编码区：有调控作用的核苷酸序列，包括位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。
非编码序列：包括非编码区和内含子(一) 目的基因的获取获取目的基因的方法：(1)从中获取目的基因：①基因文库：将含有某种生物的许多DNA片段，导入受体菌的中储存，各个受体菌分别含有这种生物的，称为基因文库。
基因文库可大可小，如果它包含了一种生物所有的基因，就叫；如果它只包含一种生物的一部分基因，就叫，如。
②具体方法：可根据基因的序列、基因的、基因在上的位置、基因的转录产物以及基因翻译产物等特性来获取目的基因。
(2)利用扩增目的基因：原理：前提：过程：(3)如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过。
巩固练习：1.在基因工程技术中，下列方法与目的基因获得无关的是( )A.辐射诱变法B.散弹射击法C.反转录法D.人工合成法2.下列关于聚合酶链式反应的叙述错误的是( )A.该技术是我国科学家钱嘉韵发明的B.它的缩写符号为PCRC.它运用的原理是DNA复制的有关原理D.它用到的聚合酶有热稳定性3.在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用哪项不是其作用( )A、将目的基因从从DNA上切割出来B、识别并切割特定的DNA核苷酸序列C、将目的基因与运载体结合之前D、将目的基因导入受体细胞时12答案：（1）限制酶；微生物；一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割（2）限制酶； DNA；与运载体结合；运载体；复制；带有目的基因的DNA片段（3）目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定3。
原创12：1.2 基因工程的基本操作程序
目的基因的mRNA
反转录
单链DNA(cDNA)
合成
双链DNA (即目的基因)
（2）化学合成法：根据已知的氨基酸序列合成DNA
根据已知蛋白质的氨 基酸序列，推测出相应的 信使RNA序列，然后按照碱 基互补配对原则，推测出 它的结构基因的核苷酸序 列，再通过化学方法，以 单核苷酸为原料合成目的 基因。
练习
1）以下说法正确的是
（C）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制 酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来
2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（D）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
• 将目的基因导入受体细胞的原理
借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳 定和表达的过程，称为转化。
（1）导入植物细胞 农杆菌转化法
农杆菌：感染双子叶植物和裸子植物
此外，还有基因枪法、花粉管通道法。
（2）导入动物细胞 显微注射法
（3）将目的基因导入微生物细胞
• 目的基因的提取方法从基因中获取目的基因人工合成目的基因
反转录法 化学合成法
利用聚合酶链式反应（PCR） 特异性地扩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:
5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。
在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的
步骤是
湖南省宁乡县实验中学生物基础达标测试：1.2 基因工程的基本操作程序(选修3)
1.2基因工程的基本操作程序基础达标测试基础·巩固1.基因工程常用的受体细胞有( )①大肠杆菌②枯草杆菌③支原体④动植物细胞A.①②③④B.①②③C.②③④D.①②④解析：基因工程常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞。
答案：D2.不属于目的基因与运载体结合过程的是( )A.用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端B.用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端C.将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处D.将重组DNA导入到受体细胞进行扩增解析：将重组DNA导入到受体细胞进行扩增，是在已经完成目的基因与运载体结合过程之后。
答案：D3.下列实例属于基因工程的是( )①将鸡的DNA分子的某个片段整合到小鼠的DNA分子中②将抗药菌的某个基因引入到草履虫的细胞内③将鼠的骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞④将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系A.①③B.②④C.①②D.①④解析：①②属于基因工程，③④属于细胞工程。
答案：C4.现在人们已经实现了分子水平上的遗传物质的重组，下列实例中属于分子水平重组的是( )A.将人的凝血因子的基因导入到羊的乳腺细胞中表达B.水稻基因组精细图的绘制C.白菜与甘蓝的体细胞杂交D.将鼠的骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞解析：水稻基因组精细图的绘制并未导致遗传物重组，C、D属细胞工程，不是分子水平。
答案：A5.下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( )A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D.只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达解析：基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等，细菌繁殖速度非常快，在很短的时间内就能够获得大量的目的基因。
答案：C6.下列关于基因工程的叙述，正确的是( )A.基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B.细菌质粒是基因工程常用的运载体C.通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNAD.为培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为载体解析：基因工程的目的基因因人们的目的不同而不同，而不都是抗菌素抗性基因。
高中生物必修3-基因工程的基本操作程序-学案
1．2基因工程的基本操作程序一、基因工程的基本操作程序：①目的基因的；②的构建；③将目的基因；④目的基因的。
二、基因工程的基本操作程序：（一）目的基因的获取1．目的基因：主要是指的基因，也可以是一些具有作用的因子。
2.的基因的获取：目的基因可以从中分离出来，也可以用合成。
常用的方法有以下几种：（1）从基因文库中获取目的基因①基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）基因组文库 cDNA文库如根据基因的、的、基因在染色体上的、基因的，以及基因的等特性。
（2）利用PCR技术扩增目的基因①PCR是____________________________________技术，是的缩写。
②原理：____________________。
③前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_________。
④条件：DNA模板、。
⑤扩增过程：（根据课本第10页，图1-8回答问题）a．变性（℃）：目的基因DNA受热变性后接连为单链；b．退火（冷却℃）：与单链相应互补序列结合；c．延伸（℃）：在的作用下进行延伸Taq酶的特点是。
PCR技术与DNA复制的比较：（3）化学法直接合成：适用于基因比较，核苷酸序列又。
（二）——基因工程的核心1．基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中能，并且可以，同时，使目的基因能够。
2．基因表达载体= + + +（1）启动子：是一段有特殊结构的，位于基因的，它是识别和结合的部位，有了它才能驱动基因，最终获得所需要的蛋白质。
（2）终止子：也是一段有特殊结构的，位于基因的，相当于一盏红色信号灯，使在所需要的地方停止下来。
（3）标记基因：作用是为，从而将含有目的基因的细胞出来，如基因。
3．构建基因表达载体的过程：用（同、不同）种限制酶去切目的基因与运载体，再用使其连接,形成重组DNA分子。
（三）将目的基因导入受体细胞将目的基因受体细胞，并且在受体细胞内和的过程，称为转化。
基因工程的基本操作程序
用适当的限制酶酶切
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
感受态细胞 吸收DNA
小结：将目的基因导入受体细胞
生物种类 常用方法 受体细胞
植物细胞 农杆菌转化法；
基因枪法； 花粉管通道法。
植物体细胞
动物细胞 显微注射技术
动物受精卵
微生物细胞 Ca2+处理法 原核细胞
转化过程
将目的基因插入到Ti质 粒的T-DNA上→农杆菌→ 导入植物细胞→整合到 受体细胞的DNA→表达
三、将目的基因导入受体细胞
1
转化：
目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳
定和表达的过程。
2 常用的受体细胞： 大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物 细胞等。
3 目的基因导入受体细胞的原理： 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
1、目的基因导入植物细胞的方法 （1）农杆菌转化法
①农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物， 对大多数单子叶植物没有感染能力。
基因中内含子(位于编码蛋白 质
某种生物的部分基因 于在不知道目的基因核苷酸序列的情 况下：目的基因的有关信息。 如：根据基因的核苷酸序列
（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法——抗原-抗体杂交
Bt毒素蛋白
抗体
苏云金杆菌
组 织 培 养 化脱 分
将Bt毒蛋白注射 小鼠体内
从小鼠血管抽出血液分 离出抗Bt毒素的抗体
提 蛋白质
取
出现杂 交带
2、鉴定——个体水平的鉴定
抗虫、抗病接种实验，活性比较实验
例：用棉铃饲喂棉铃 虫，如虫吃后不出现中毒 症状，说明未摄入目的基 因或摄入目的基因未表达。 如虫吃后中毒死亡，则说 明摄入了抗、人工合成
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巩固练习
2利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉是 否成功，最好检测 A．是否有抗生素产生 B．是否有目的基因表达 C．是否有抗虫的性状出现 D．是否能分离到目的基因
巩固练习
3水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中天冬氨 酸、甘氨酸和丝氨酸构成发光环，现已将这种蛋 白质的基因作为生物转基因的标记，在转基因技 术中，这种蛋白质的作用是 A．促使目的基因导入受体细胞 B．促使目的基因在受体细胞内复制 C．使目的基因容易被检测出来 D．使目的基因容易成功表达
①要选择合适的农杆菌菌株，因为不是所有的农杆 菌菌株都可以侵染单子叶植物；
②要加趋化和诱导的物质，一般为乙酰丁香酮等， 目的是使农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢（趋化 性）和激活农杆菌的Vir区（诱导）的基因，使TDNA转移并插入到染色体DNA上。
巩固练习
1为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱 节水有关的基因导入小麦，得到转基因小麦，其 水分利用率提高了20%。这项技术的遗传学原理 是 A．基因重组 B．基因突变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:
首先用Ca2+ 处理细胞,以增大细菌细胞壁的 通透性,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分 子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞.
第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓 冲液中与感受态细胞混合,在一定的温度下促进感 受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程. 第三步目的基因在受体细胞内，随其繁殖 而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的 时间内就能获得大量的目的基因。
人工合成
• 已知其序列 • 已知其mRNA 的序列 • 已知其翻译产物的氨基酸序列
步骤二：基因表达载体的构建 1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一 个切口，露出黏性末端。 2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产 生相同的黏性末端。 3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口 处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重 组DNA分子（重组质粒） 目的基因与运载体的结合过程，实际 上是不同来源的基因重组的过程。
（3） 目的基因是否导入受体生物中需要有 筛选标记； （4） 为了增强目的基因的表达水平，往往 还要增加一些其他调控元件，如增强子等； （5） 有时需要确定目的基因表达的产物存 在于细胞的什么部位，往往要加上可以标 识存在部位的基因（或做成目的基因与标 识基因的融合基因），如绿色荧光蛋基因 等。
3.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理,你能分 析出不能导入单子叶植物的原因吗?若将一抗病基因导 入小麦中,理论上讲你应该怎样做?
专题１《基因工程》
1.２《基因工程的基本 操作程序》
教学目标
• • • • • • • • • 知识与能力 1、简述基因工程原理及基本操作程序。 2、尝试设计某一转基因生物的研制过程。 [教学重点和难点] 1、教学重点 基因工程基本操作程序增目的基因。
步骤三：目的基因导入受体细胞---转化 • 常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、 酵母菌和动植物细胞等。
• 将目的基因导入受体细胞的原理
借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
直接导入法有电击、显微注射、直接吸收、基因枪等方 法。 （1）电击法：借助电击仪高压脉冲把目的基因打入宿主 细胞。 （2）显微注射法：利用微量注射器在显微镜下直接把目 的基因注入宿主细胞。 （3）直接吸收法：把目的基因和宿主细胞混在一起，让 其吸收。 （4）基因枪法：在金属微粒上涂一层目的基因，然后发 射到宿主细胞中。
思考：作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完
成任务吗？为什么？
不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作 用，还需要有其他控制元件，如启动子、终止子和标记 基因等。必须构建上述元件的主要理由是： （1） 生物之间进行基因交流，只有使用受体生物自身 基因的启动子才能比较导入受体生物中无法转录；
巩固练习
4根据mRNA的信息推出获取目的基因的方法是（） A、用DNA探针测出目的基因 B、用mRNA探针测出目的基因 C、用mRNA反转录形成目的基因 D、用PCR技术扩增mRNA
巩固练习
5 PCR技术扩增DNA,需要的条件是( ) ①目的基因②引物③四种脱氧核苷酸④DNA聚合酶 等⑤mRNA⑥核糖体 A、①②③④ B、②③④⑤ C、①③ ④⑤ D、①②③⑥
1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细 胞壁的通透性。 2）使含有目的基因的重组质粒进入受体 细胞。 3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而 复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很 短的时间内就能获得大量的目的基因。
步骤四：目的基因的检测与鉴定 氨苄青霉 素抗性基因 四环素 抗性基因
四、目的基因的检测与鉴定
1、检测与鉴定的目的
目的基因进入受体细胞后，是否可以稳定维持 和表达其遗传特性
2、 检测目的基因是否插入了转基因生物的染色体DNA上
检测目的基因是否转录出了mRNA 检测目的基因是否翻译成蛋白质 另外：个体生物学水平的鉴定
• 基因探针：
基因探针就是一段与目的基因或DNA
互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因， 或基因的一部分；可以是DNA本身，也可 以是由之转录而来的RNA
已知序列
• 哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术？
1）DNA序列自动测序仪： 对提取出来的基因进 行核苷酸序列分析。 2）PCR技术： 使目的基因的片段 在短时间内成百万倍 地扩增。
思考：检测mRNA 是否合成，可以用分子杂交的方法吗？ ##检测目的基因是否翻译成蛋白质— 抗原—抗体杂交 ##个体生物学水平的鉴定——
• 受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因 完成了表达吗？ 不能，受体细胞必须表现出特定的性状， 才能说明目的基因完成了表达。 若不能表达， 要对抗虫基因 再进行修饰。
巩固练习
6 获取目的基因的方法有多种，下列不属于含目的基因生物细胞中获取 D、利用PCR技术获取
巩固练习
7 下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的 是（ ） A、我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级 水稻。 B、我国科学家将苏云金杆菌的某些基因转移到 棉花体内，培育出抗虫棉。 C、我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出 太空椒。 D、我国科学家通过体细胞克隆技术培育出克隆 牛。
基因工程的基本操作程序主要包括 四个基本步骤： 1）目的基因的获取 2）基因表达载体的构建 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测与鉴定
步骤一：目的基因的获取
目的基因是人们所需要转移或改造的基因, 获取目的基因是实施基因工程的第一步 。 如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植 物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮 藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰 素基因等。
1.将目的基因导入植物细胞
其他方法：基因枪法，花粉管通道法
2.将目的基因导入动物细胞（显微注射法）
• 什么叫显微注射技术？ 用口径为1μm的DNA 注射器，将大量的目的基 因片段注入到受精卵的核 内，然后把经过注射的受 精卵移植到另一只雌性动 物的子宫内，使受精卵发 育为转基因动物。
3.将目的基因导入微生物细胞