选修三第一章第一节基因工程的一般过程

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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）

高中生物选修三基因工程知识点总结

高中生物选修三基因工程知识点总结
高中生物选修三(基因工程)知识点总结如下:
1. 基因工程的基本步骤:
- 分离基因:从目标DNA序列中分离特定的基因。

- 转录:将分离得到的基因转录成RNA。

- 修饰:对转录后的基因进行修饰,使其更具表达效果。

- 克隆:用适当的载体将修饰过的基因导入目标细胞中。

- 表达:使目标细胞中导入的基因表达。

2. 基因工程的主要方法:
- 重组DNA技术:包括文库制备、扩增和筛选。

- 外源DNA片段导入技术:包括限制性内切酶消化、连接、转化、融合等。

- 自组织培养技术:包括离心、培养基选择、细胞培养等。

- 基因编辑技术:包括CRISPR/Cas9、CRISPR-Cas13a等。

3. 基因工程的应用:
- 细胞治疗:通过基因工程手段治疗一些遗传性疾病。

- 农业育种:通过基因工程技术改良作物品质和产量。

- 生物恐怖袭击防御:通过基因工程技术检测和防御生物恐怖袭击。

- 环境污染治理:通过基因工程技术处理污染物。

4. 基因工程的限制:
- 伦理和道德问题:基因工程技术可能会带来未知的伦理和道德
问题。

- 技术成本:基因工程技术相对其他技术更为复杂,成本较高。

- 技术安全:基因工程技术的安全性需要持续进行研究和维护。

5. 基因工程的安全性问题:
- 基因突变:基因工程过程中可能会引发基因突变,导致不良后果。

- 质量控制:基因工程技术的产品需要进行质量控制,以确保其质量和稳定性。

高中生物选修3教案第1章基因工程

专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具1、教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节，本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具，是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。

2、教学目标1．知识目标：（1）简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。

（2）简述DNA重组技术所需的三种基本工具。

2．能力目标：运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。

3．情感、态度和价值观目标：（1）关注基因工程的发展。

（2）认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。

3、教学重点和难点1、教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。

2、教学难点基因工程载体需要具备的条件。

4、学情分析学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识，对于本部分内容已经有了初步了解，所以学习起来应该不会有太大的困难。

5、教学方法1、学案导学：见学案。

2、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习6、课前准备1．学生的学习准备：预习《DNA重组技术的基本工具》，初步把握DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

七、课时安排：1课时一、教学过程(一) 预习检查、总结疑惑。

检查学生落实预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性。

（二）情景导入、展示目标。

教师首先提问：A.我们以前在哪部分学习过基因工程？（必修二从杂交育种到基因工程）B.回想一下，转基因抗虫棉是怎样培育出来的？经过了哪些主要步骤？（实质是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，目的基因的检测与鉴定）从这节课开始，我们将深入学习基因工程，今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。

我们来看本节课的学习目标。

（多媒体展示学习目标，强调重难点）（三）合作探究、精讲点拨。

高二生物选修三基因工程知识点

高二生物选修三基因工程知识点【一】基因工程的基本操作程序1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。

1获取方法：从基因文库中获取目的基因2人工合成法：化学方法合成DNA片段反转录法、直接合成法3PCR反应扩增DNA2.PCR技术扩增目的基因1PCR的含义：聚合酶链式反应，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：获取大量的目的基因3原理：DNA双链复制4过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链;第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合;第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。

【二】基因表达载体的构建核心1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。

2.组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因1启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。

2终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。

3标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。

常用的标记基因是抗生素基因。

3.重组质粒形成过程: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1.转化的概念：是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：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。

将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。

方法的受体细胞多是受精卵。

将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、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，其转化方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体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。

选修 3 ：第 1 章-第 2 节：基因工程的基本操作程序 (正式——刘华伟)

寻根问底2：将目的基因直接导入受体细胞不是更简便
吗？如果这么做，结果会怎样？
提示：有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总DNA提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物，没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入
了受体植物。此法目前争议颇多，严格来讲不算基因
基因探针：指用荧光或放射性同位素标记的DNA分子
探针转基因生物的DNA
15N 15N
变性变性
巩固提升

1. 某人用人的胰岛素基因制成的DNA探针，检测下列物质，可能形成杂交分子的是（ ABCF ）

A、该人胰岛A细胞中的DNA
B、该人胰岛B细胞中的DNA C、该人肝细胞中的DNA D、该人成熟红细胞中的DNA E、该人胰岛A细胞中的mRNA F、该人胰岛B细胞中的mRNA G、该人肝细胞中的mRNA
来源：
从自然界中已有的物种中分离出来。用人工合成的方法合成。
获取目技术扩增目的基因

3）人工合成目的基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2 基因工程的基本操作程序
基因工程的概念
基因工程是按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和
生物产品。
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，以及人的胰岛方式。如果所需要的目的基因序列已知，就可以通过PCR方式从含有该基因的生物的DNA中，直接获得，也可以通过反转录，用PCR，或只知道目的基因序列的一段，或想从一种生物体内获得许多基因，或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因不同，或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同，或者想得到一种的基因是否发挥功能作用的第一步分子杂交技术（DNA-RNA)

人教版高中生物选修三课件：1-2基因工程的基本操作程序 (共23页)

启动子
终止子
标记基因
• (2)基因表达载体的构建方法
三植物cell
受体细胞
农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法
动物cell 原核cell
显微注射技术
感受态法
将目的基因导入受体细胞（动物细胞）
• 显微注射法
将目的基因导入受体细胞（微生物细胞）
• Ca2+处理
具有调控作用的因子
……
1、获取目的术扩增基因需要哪些原料？
一，目的基因的获取 1、人工合成 (合酶链式反应
目的基因的检测与鉴定
• 检测:
– 是否插入目的基因 – 是否转录 – 是否翻译
• 鉴定:
– 功能活性鉴定 – 抗性鉴定
分别提取什么进行检测
归纳步骤
目的基因的表达和检测
检测对象目的基因是否导入分子水平方法 DNA分子杂交法
目的基因是否转录 DNA-RNA分子杂交法
目的基因是否翻译个体水平受体是否具有转基因特征
PCR技术
DNA复制
解旋 DNA在高温下变性解旋方式
不同点场所体外复制酶结果热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)
解旋酶催化
主要在细胞核内细胞内含有的 DNA聚合酶
在短时间内形成大量的DNA 片段
形成整个DNA 分子
二，基因表达载体的构建
(1)基因表达除含有目的基因外，还需要以下元件：
抗原－抗体杂交法接种实验
归纳: 基因工程的基本操作程序
1. 获取目的基因从基因利用PCR 化学方法人工合成
2. 构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
3. 将目的基因导入受体细胞

高中生物选修三知识点第一章

高中生物选修三知识点第一章高中生物选修三知识第一章1基因工程基因工程：是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。

(一)基因工程的基本工具(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。

(3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。

“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶)的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。

②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。

(2)与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。

DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。

“分子运输车”——载体(1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。

②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

(2)最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

(3)载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。

高中生物选修三知识第一章2细胞工程(一)植物细胞工程理论基础(原理)：细胞全能性全能性表达的难易程度：受精卵>生殖细胞>干细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞植物组织培养技术(1)过程：离体的植物器官、组织或细胞→愈伤组织→试管苗→植物体(2)用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。

生物选修三专题一基因工程

基因工程的操作工具
基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶
大肠杆菌的一种ECORI限制酶识别GAATTC序列，
并在G和A之间切开）。
基因工程的操作工具
基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶
酶切位点：特定序列核苷酸的磷酸二酯键
基因工程的操作工具
黏性末端：
被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。酶切位点
黏性末端
酶切位点
不同的限制性内切酶得到的黏性末端不同
SmaI限制酶的作用
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。在G与C之间切割
中轴线
SmaI限制酶的作用
平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口是平整的，这样的切口叫平末端。
平末端
平末端
SmaⅠ
G AA T T C
G AA T T C C T T AA G
C T T AA G
G
AA T T C G
G
AA T T C G
C T T AA
C T T AA
GA A T T C
C T T A AG
基因工程的操作工具
基因的针线──DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来(形成磷酸二酯键)，这样一个重组的DNA分子就形成了。
种生物上并成功表达？
1、大多数生物的遗传物质都是DNA，且主要为双螺旋结构，即不同生物的DNA分子基本结构是相同的，都遵循碱基互补配对原则。所以不同的生物DNA可
以嫁接。
2、地球上的所有生物共用一套遗传密码，所以，一

生物选修三-基因工程

基因工程一. DNA连接酶和DNA聚合酶的比较：!）成分：蛋白质2）作用部位：催化形成磷酸二脂键（即核甘酸与核甘酸之间）3）作用过程：DNA聚合酶：将单个脱氧核昔酸连接成DNA长链DNA连接酶：将DNA片段的末端（粘性和平末端）4）作用结果：DNA连接酶：将存在的DNA片段连接成重组DNA , 不需要模板DNA聚合酶：以一条DNA链为模板，形成新的DNA 分子二. DNA重组的基本工具：1）限制性核酸内切酶：简称限制酶。

主要是从原核细胞中纯化出来的。

能够特异性识别双链DNA分子的某种特定序列（如：EcoR I识别GAATTC序列，切出粘性末端。

Sma I特异性识别CCCGGG序列，切出平末端）并且能使每一条链的特定部位的两个脱氧核甘酸之间的磷酸二酯键断开，大多数限制酶识别序列由6个核昔酸组成。

2）DNA连接酶：根据酶的来源不同，把酶分为两类：一种是大肠杆菌分离出的E'coliDNA连接酶（恢复粘性末端），另一种是从T4噬菌体分离出的T4DNA连接酶（既可以连接平末端又可以连接粘性末端，连接平末端的效率较低）3）载体：质粒是常用的载体，质粒是一种裸露的，结构简单，独立于细菌拟核之外，并具有白我复制能力的很小的双链环状DNA分子。

质粒的DNA分子上有很多限制酶切割位点，供外源DNA插入其中。

质粒DNA分子上有独特的标记基因（如：四环素抗性基因，氨节青霉素抗性基因等，供重组DNA 的鉴定和选择）在基因工程中使用的运载体除质粒外，还有入噬菌体的衍生物，动植物病毒等。

三，基因工程的基本操作程序：1）获取目的基因：目的基因即编码蛋白质的基因（人工合成法：以目的基因转录成的mRNA为模版合成双链DNA的方法和根据已知的蛋白质的氨基酸序列推测出相应结构基因的核昔酸序列和从白然界已有的物种中分离出来）§基因文库：将含有某种生物的不同基因的许多DN#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。

高中生物选修三__基因工程的基本操作程序

1.2 基因工程的基本操作程序
补充：1.原核细胞的基因结构非编码区编码区上游启动子编码区非编码区编码区下游终止子
与RNA聚合酶结合位点
启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片段，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。 RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质.(以模板转录然后脱落)
15N 15N
探针
变性
转基因生物的mRNA
14N 14N
如果显示出杂交带，就表明待测样品目的基因已经转录。
（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
借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
（1）将目的基因导入植物细胞农杆菌转化法：
①特点: ②过程：能感染双子叶植物和祼子植物,对大多数单子叶植物没有感染能力
Ti质粒的T—DNA可转移至受体细胞并整合到其染色体上
③适用生物：双子叶植物、祼子植物。
知识拓展
构建表达载体
Ti质粒
T-DNA
(可转移-DNA)
提纯含目的基因表达载体取受精卵
（体内或体外受精）
显微注射
培养成早期胚胎
移植到子宫或输卵管
发育成新性状动物
（3）将目的基因导入微生物细胞 ___感受态细胞法
①微生物作受体细胞原因：
繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少 ②常用菌：大肠杆菌 ③常用法：Ca2+处理获得感受态细胞 ④过程：
Ca2+处理大肠杆菌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