生物选修三导学案一

生物选修三导学案（一）

第一章 基因工程

第一课时 1.1 基因工程概述

【教学目标】

1）通过学习ＤＮＡ重组技术的基本工具，模拟制作重组DNA 模型，初步掌握基因工程的基本方法提高动手能力 2）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。

3）通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。

【课前导学】

1．1.1 DNA 重组技术的基本工具

一、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外 和 ，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。由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫做 。

二、限制性核酸切酶

1、切割DNA 的工具是 ，又称 。

2、这类酶在生物体能将外来的DNA 切断，即能够限制异源DNA 的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA 却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。

3、由于这种切割作用是在DNA 分子部进行的，故名限制性核酸切酶（简称限制酶）。

4、DNA 分子经限制酶切割产生的DNA 片段，末端通常有两种形式，即 和 。

三、DNA 连接酶——“分子缝合针”

根据DNA 连接酶的来源不同，可以将它分为两类：

一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为coli E ⋅DNA 连接酶。coli E ⋅DNA 连接酶只能将 连接起来，不能将双链DNA 片段平末端之间进行连接。

另一类是从 分离出来的，称为T 4DNA 连接酶。T 4DNA 连接酶既可以“缝合”双链DNA 片段互补的 ，又可以“缝合”双链DNA 片段的 ，但连接 之间的效率比较低。

四、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

1、基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞对目的基因进行大量的复制。

2、现在通常使用的载体是 ，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA 之外的环状DNA ，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。

3、质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以 复制，也可整合细菌拟核DNA 中，随着拟核DNA 的复制而复制。

4、其他载体还有 和 等。

5、作为载体必须具备以下条件：

能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；

具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；

具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。

1．1.2 基因工程的基本操作程序

一、获取目的基因：

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 ，导人受体菌的群体中 ，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。

① PCR ：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。

二、制备重组DNA 分子

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。

三、转化受体细胞

（一）转化：目的基因进人受体细胞，并在受体细胞维持稳定和 的过程。

（二）方法

1、将目的基因导入植物细胞

（1）农杆菌转化法

① 农杆菌特点：易感染 植物和裸子植物，对___________植物没有感染力；Ti 质粒的 可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。

② 转化：目的基因插人 −−→−进入农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。

（2）基因枪法

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

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。（我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）

2．将目的基因导入动物细胞

（1）方法：注射技术。

（2）操作程序：目的基因表达载体→取卵（受精卵）→显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到____性动物的_________________________发育→新性状动物。

3．将目的基因导人微生物细胞

（1）原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。

（2）转化：处理细胞→细胞→表达载体与感受态细胞混合→___ 细胞吸收DNA分子。

四、筛选重组细胞

1．检测

（1）方法：标记了的、抗原抗体杂交。

（2）容

①检测转基因生物染色体的DNA是否插入。

②检测目的基因是否转录。

③检测目的基因是否翻译成。

2．鉴定：鉴定、抗病鉴定等。

五、实现功能表达

【总结归纳】

归纳点2 基因工程的工具及其比较

1、基因工程的操作工具

（1）分子手术刀——限制性核酸切酶

限制性核酸切酶简称限制酶，主要存在于原核生物中，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。目前已经发现了200多种限制酶。例如，从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。云金芽孢杆菌中的抗虫基因，就能被某种限制酶切割下来。DNA分子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（如下图所示）。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。