高中生物1.2 基因工程的基本操作程序 教案 新人教版选修3

基因工程的基本操作程序
【教学目标】
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。

3.培养学生探索科学的严谨态度
【教学重点】
基因工程基本操作程序的四个步骤。

【教学难点】
（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。

【教学过程】高考资源网
复习：转基因抗虫棉培育的大致过程？
引入：基因工程的基本操作程序：
(一)、目的基因的获取
目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因
获取目的基因的方法：
①从基因文库中获取（基因组文库，部分基因文库）
②利用PCR技术扩增目的基因（变性，复性，延伸）
原理：（DNA的复制）
条件：（已知基因的核苷酸序列，四种脱氧核苷酸，一对引物，DNA聚合酶）
方式：以（指数）方式扩增，即（n为扩增循环的次数）
结果：（使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增）
过程：a、DNA变性（90℃-96℃）：目的基因DNA受热变性，（氢键断裂），形成（DNA单链）。

b、退火（复性25℃-65℃）：系统温度降低，（引物）与（DNA模板）结合，形成局部双链。

c、延伸（70℃-75℃）：合成链在（DNA聚合酶）作用下进行延伸，合成与模板互补的DNA。

③通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成
(二)、基因表达载体的构建
基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。

目的：使目的基因在受体细胞内稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点
基因表达载体的构建过程：
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）
(三)、将目的基因导入受体细胞
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。

（1）目的基因导入植物细胞
常用：农杆菌转化法(感染双子叶植物和裸子植物)，
（2）将目的基因导入动物细胞：显微注射技术
（3）将目的基因导入微生物细胞：
常用大肠杆菌：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少
大肠杆菌的转化方法：
四、目的基因的检测和表达
分子水平的检测：
首先，要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。

检测方法是DNA分子杂交
其次，还需要检测目的基因是否转录出了mRNA，这是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步。

检测方法是（分子杂交）
最后，检测目的基因是否翻译成蛋白质。

检测方法是抗原---抗体杂交
个体生物学水平的鉴定：
课堂练习
1）．1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的最新转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于A．普通棉花的基因突变B．棉铃虫变异形成的致死基因
C．在棉铃虫体内寄生的线虫基因D．苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因
2）以下说法正确的是（）
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
3）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
4）有关基因工程的叙述中，错误的是（）
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来
B、限制性内切酶用于目的基因的获得
C、目的基因须由运载体导入受体细胞
D、人工合成目的基因不用限制性内切酶
5）有关基因工程的叙述正确的是（）
A、限制酶只在获得目的基因时才用
B、重组质粒的形成在细胞内完成
C、质粒都可作为运载体
D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料
6）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（）
A、人工合成目的基因
B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
7）．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，原因是( )
A．结构简单，操作方便B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少、简单D．性状稳定,变异少
8）.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
①检测受体细胞是否有目的基因②检测受体细胞是否有致病基因③检测目的基因是否转录信使RNA ④检测目的基因是否翻译蛋白质
A.①②③
B.②③④
C.①③④
D.①②④
9）. 在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460 个），放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是
A．540 个B．7560个C．8100 个D．17280 个10）［2006上海高考］农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育抗病棉花品系。

请回答下列问题。

（1）要获得该抗病基因，可采用______________________、______________________等方法。

为了能把该抗病基因转入到棉花细胞中，常用的载体是______________________。

（2）要使载体与该抗病基因连接，首先应使用__________________进行切割。

假如载体被
切割后，得到的分子末端序列为，则能与该载体连接的抗病基因分子末端是____________
(3)切割完成后，采用_________酶将载体与该抗病基因连接，连接后得到的DNA分子称为_____________。

(4)再将连接得到的DNA分子导入农杆菌，然后用该杆菌去__________棉花细胞，利用植物细胞具有的_______________性进行组织培养，从培养出的植株中_________出抗病的棉花。

（5）该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是（）
A．淀粉B．脂类C．蛋白质D．核酸
（6）转基因棉花获得的______________________是由该表达产物来体现的。