第10章-基因工程的操作过程教学内容
基因工程的操作步骤
利用PCR技术扩增目的基因
原理: DNA双链复制 前提: 要有一段已知 目的基因的脱 氧核苷酸序列, 以便合成引物。
过程
预变性 增加DNA变性的概率
高温变性 解旋为单链
低温退火 引物与单链互补结合 适温延伸 在Taq酶的作用下合成
与模板互补的DNA双链 重复循环
归纳: 基因工程的基本操作程序. 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
农杆菌转化法、显微注射法
4. 目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译
基因操作的基本步骤
基因操作的基本步骤
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断,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
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
原核 细胞 的基 因结
构
编码区 能转录相应的信使RNA,能编码蛋白质
知识点二.基因工程基本操作的四个步骤
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
一、获取目的基因
目的基因主要是__编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因__
1.获取目的基因的途径
A.从自然界已有的物种中分离
B.人工合成
2.获取目的基因的方法
四、目的基因的检测与鉴定
检测:
是否插入目的基因 DNA分子杂交技术 是否转录 mRNA分子杂交技术 是否翻译 抗原—抗体杂交技术
《基因工程的基本操作程序》 讲义
《基因工程的基本操作程序》讲义基因工程是现代生物技术的核心，它让我们能够按照人类的意愿改造生物的遗传特性。
下面咱们就来详细说一说基因工程的基本操作程序。
一、获取目的基因目的基因是我们想要导入受体细胞的特定基因。
获取目的基因的方法主要有以下几种：1、从基因文库中获取基因文库就像是一个基因的大仓库，里面存放着各种各样的基因。
我们可以根据目的基因的有关信息，比如它的核苷酸序列、功能等，从基因文库中筛选出我们需要的目的基因。
2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 技术就像是基因的复印机。
如果我们已经知道了目的基因的核苷酸序列，就可以设计引物，通过 PCR 反应让目的基因在短时间内大量扩增。
3、人工合成当目的基因较小，而且核苷酸序列又已知的时候，我们可以通过化学方法直接人工合成目的基因。
二、构建基因表达载体有了目的基因还不够，还得给它安个“家”，这个“家”就是基因表达载体。
基因表达载体就像是一辆搭载着目的基因的“专车”，能把目的基因准确无误地送到受体细胞中，并且让目的基因能够稳定存在和表达。
基因表达载体通常包括以下几个部分：1、启动子启动子就像是基因表达的“开关”，它能启动目的基因的转录。
2、终止子终止子就像是基因表达的“刹车”，它能让转录在需要的时候停止。
3、标记基因标记基因就像是基因表达载体的“身份证”，它能帮助我们筛选出含有目的基因的受体细胞。
4、目的基因这是我们想要导入受体细胞的基因。
构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，一般需要用到限制酶和DNA 连接酶。
限制酶能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割 DNA 分子；DNA 连接酶则能够把切割后的 DNA 片段连接起来，形成一个完整的基因表达载体。
三、将目的基因导入受体细胞目的基因只有进入受体细胞，并且在受体细胞中稳定存在和表达，才能发挥作用。
将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，下面介绍几种常见的方法：1、农杆菌转化法对于植物细胞来说，农杆菌是一种天然的“基因运输员”。
基因工程的基本操作程序 课件
限制性酶切割 DNA分子
限制片段 琼脂糖电泳
DNA
带有DNA片段的凝胶
分
用缓冲液转 转移至硝酸纤维素膜上
子
移DNA
杂
凝胶
交
滤膜
与放射性标记 DNA探针杂交
吸附有DNA片 段的膜
放射自显影
抗原-抗体杂交
重组体
转化到 E.Coli
细菌启动子 插入的真核 DNA片段
解析：DNA 分子杂交就是不同来源的 DNA 分子的单 链按碱基互补配对原则结合在一起，形成杂合双链的过 程。B 项利用了分子杂交技术(DNA 与 mRNA 之间杂交)。 检测目的基因是否翻译合成蛋白质依据的是抗原—抗体 杂交原理，未用到 DNA 分子杂交原理。
答案：C
生物 种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
转化 过程
将目的基因插入Ti质 粒的T-DNA上→Ca2+ 处理导入农杆菌细胞 →侵染植物细胞→目 的基因整合到受体细 胞的染色体上DNA上 →植物组织培养→试 管苗表达目的基因→
产生相应性状。
将含有目的基因
的表达载体提纯 →取受精卵→显 微注射→获得导 入目的基因的受 体细胞→早期胚 胎培养→胚胎移 植→获得新性状
第三步：将目的基因导入受体细胞（转化 transformation） 3、将目的基因导入微生物细胞 （1）微生物作为受体的优势
①繁殖速度快，可大量生产 ②生产成本低
（2）导入方法 Ca2+处理
第三步：将目的基因导入受体细胞（转化 transformation） 3、将目的基因导入微生物细胞 （3）原核生物作为受体细胞产生的蛋白质没有空间结构， 需要在体外加工。
第10章 基因工程的操作过程
2.将目的基因导入动物细胞
（1）方法：显微注射法（将基因表达载体 提纯，用显微仪注射到受精卵中）
2.将目的基因导入动物细胞
（2）操作程序:
提纯含目的基因表达载体 显微注射
受精卵
早期胚胎培养 移植到子宫 新性状动物
3.将目的基因导入微生物细胞
常用法：CaCl2法（ Ca2+增加细菌细胞的通透性）
二、将目的基因导入受体细胞
受体细胞 内，并且在 目的基因进入 _________ （一）转化： 表达 的过程 受体细胞内维持稳定 _____和_____ 将目的基因导入 植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
（二）方法
将目的基因导入 ——显微注射法 动物细胞
将目的基因导入 ——氯化钙法（感受 微生物细胞 态细胞）
载体携带两个抗生素抗性基因，外源基因插入其中一
个基因内导致其失活，用两种抗生素平板筛选重组子。 第一步：正选择。在不进行插入失活抗性基因的相应 抗生素平板上转化子可以生长，非转化子不能生长， 可将转化子直接从平板上挑出来； 第二步：负选择。在插入失活抗性基因的相应抗生素 平板上转化子中的非重组子（未插入外源基因）可以 生长，重组子（插入外源基因）不能生长，应与第一 种抗生素板进行对照并在其上挑出含重组子的菌落。
2、过程:
质粒 DNA分子 同一种 限制酶处理
一个 切口 两个 黏性末端
两个 切口 获得目的基因
DNA连接酶 重组DNA（重组质粒）
3、基因表达载体的组成：
a、目的基因
启动子
目的基因
表 达 载 体
b、启动子 c、终止子 d、标记基因
表达载体
复制原点 标记基因
终止子
e、复制原点
讲课基因工程的基本操作程序课件
基因工程的历史与发展
01
基因工程的起源可以追溯到20世 纪70年代，当时科学家开始探索 DNA重组技术，奠定了基因工程 的基础。
02
随着技术的不断发展和完善，基 因工程在医学、农业、工业和生 物技术等领域得到了广泛应用。
基因工程的应用领域
安全性和伦理规范。
行业自律
03
相关行业和组织也制定了自律准则和规范，以促进基因工程的
健康发展。
05 基因工程未来展望
基因治疗的发展前景
基因治疗是一种通过修改人类基因来治疗遗传性疾病和获得性病症的方 法。随着基因编辑技术的不断进步，基因治疗在未来的发展前景广阔。
基因治疗将有望治愈一些目前无法根治的遗传性疾病，如囊性纤维化、 镰状细胞贫血等。同时，基因治疗也为一些常见疾病的治疗提供了新的
聚合酶链式反应（PCR）
利用特异性引物扩增目的基因片段，实现目的基因的快速获取。
化学体构建
载体的选择
目的基因与载体的连接
根据目的基因的特点和基因工程的需 要，选择合适的载体，如质粒、病毒 载体等。
利用限制性内切酶和DNA连接酶，将 目的基因与载体连接成重组DNA分子。
基因歧视
基因工程可能导致基于基因信息 的歧视，影响社会公平。
基因资源保护
基因资源是人类的共同财富，应 避免基因资源被滥用或垄断。
基因工程的法规与监管
国际法规
01
国际社会已经制定了一些关于基因工程的法规和公约，如《联
合国生物多样性公约》和《人类基因组计划宣言》。
国家法规
02
各国政府也制定了相应的法规和监管措施，以确保基因工程的
基因扩增与鉴定
基因工程的基本操作程序——彭真课件
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。
③转化过程:
Ti质粒
构建
表 达
转入
农 杆
导入
目的基因
载 体
菌
植 物
插入
细
胞
植物细胞 表达 染色DNA
新 性 状
（2）子 种生种生物的 全部基因的有关信息。 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 基因翻译产物蛋白质等特性
P15思考与探究
2、检测目的基因是否转录出了mRNA ①方法: 分 子 杂 交
②过程: 用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出 现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法: 抗原抗体杂交
（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
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
真核细 胞的
基因结 构
外显子：能编码蛋白质的序列 编码区
内含子：不能编码蛋白质的序列
非编码区 ：有调控作用,上游有启动子，下
游有终止子
非编码序列： 包括非编码区和内含子
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
不同点 相同点
原核细胞
真核细胞
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的？
将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 （cDNA）基因组DNA与cDNA的比较
基因工程的基本操作程序教案
基因工程的基本操作程序教案基因工程是一项重要的生物技术方法，可以改变和调整生物体的遗传信息，用于生物学研究、医学诊断和治疗等领域。
基因工程的基本操作程序是进行基因操作的一系列步骤，包括基因克隆、基因表达和基因检测等。
本文将介绍基因工程的基本操作程序，并设计一份教案，以帮助学生了解基因工程的基本原理和技术。
一、教学目标：1.理解基因工程的基本概念和意义；2.了解基因工程的基本操作步骤；3.掌握基因克隆、基因表达和基因检测的基本方法；4.培养学生的动手能力和实验操作技能。
二、教学内容：1.基因工程的基本概念和意义（20分钟）a.什么是基因工程？b.基因工程的应用领域。
c.基因工程的意义和价值。
2.基因克隆（40分钟）a.DNA的提取与纯化。
b.质粒构建与选择。
c.DNA的限制性内切酶切割与连接。
d.DNA转化与筛选。
3.基因表达（40分钟）a.RNA的提取与纯化。
b.反转录与合成cDNA。
c.基因的重组与转染。
d.蛋白质表达与纯化。
4.基因检测（40分钟）a.PCR反应及其原理。
b.凝胶电泳与DNA片段分离。
c.杂交与探针检测。
d.基因测序与分析。
三、教学方法：1.授课讲解：通过PPT等多媒体工具展示基因工程的基本概念和操作步骤，引导学生理解并思考。
2.案例分析：讲解基因工程的应用案例，帮助学生理解基因工程在科学研究和医学领域的实际应用。
3.实验操作：分组组织学生进行基因工程相关实验操作，例如DNA提取、PCR反应和凝胶电泳等。
四、教学评估：1.课堂练习：设计选择题和简答题，考察学生对基因工程基本概念和操作步骤的理解。
2.实验报告：要求学生撰写实验报告，总结实验操作步骤和结果，评估学生的实验操作能力和科学研究能力。
五、教学资源：1.PPT讲解课件：展示基因工程的理论知识和实验步骤。
2.实验材料和器材：提供实验所需的DNA、RNA、限制性内切酶等材料，以及PCR仪、凝胶电泳仪等实验器材。
3.实验手册和操作指导：提供实验操作步骤和实验指导，指导学生进行实验操作。
《基因工程的基本操作程序》教案
《基因工程的基本操作程序》教案一、教学目标1. 了解基因工程的基本概念及应用领域。
2. 掌握基因工程的基本操作程序及技术原理。
3. 能够运用基因工程知识解决实际问题。
二、教学内容1. 基因工程概述：基因工程的概念、发展历程及应用领域。
2. 基因克隆：基因克隆的原理、方法及应用。
3. 基因表达：基因表达的调控机制、表达载体的构建及应用。
4. 基因编辑：基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）的原理及应用。
5. 基因工程实验操作：实验原理、操作步骤及注意事项。
三、教学方法1. 讲授：讲解基因工程的基本概念、原理及技术。
2. 案例分析：分析典型基因工程应用案例，加深对知识的理解。
3. 实验操作：演示基因工程实验操作，培养学生的动手能力。
4. 小组讨论：分组讨论基因工程应用及实验操作中的问题，提高学生的思考能力。
四、教学评估1. 课堂问答：评估学生对基因工程基本概念的理解。
2. 实验报告：评估学生在实验操作中的动手能力及对知识的理解。
五、教学资源1. 教材：基因工程相关教材，如《基因工程与应用》等。
2. 实验材料：基因工程实验所需的试剂、仪器等。
3. 网络资源：基因工程相关网站、论文、新闻等，用于拓展学生视野。
六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括16课时理论教学和16课时实验教学。
2. 教学计划：课时1-4：基因工程概述及发展历程课时5-8：基因克隆与克隆载体课时9-12：基因表达与表达载体课时13-16：基因编辑技术课时17-20：基因工程实验操作与实践七、实验教学内容1. 实验一：DNA提取与纯化2. 实验二：PCR扩增目的基因3. 实验三：DNA连接与转化4. 实验四：基因表达与蛋白质检测5. 实验五：CRISPR/Cas9基因编辑实验八、教学资源补充1. 辅助教材：提供相关的辅助教材和阅读材料，如《基因工程实验指南》等。
2. 在线资源：推荐学生访问基因工程相关的在线课程、学术论坛和新闻网站，如NCBI、GeneCards等。
基因工程的基本操作程序课件
表达载体
在克隆载体的基础上，添 加适当的调控元件，使目 的基因在受体细胞中表达 。
载体构建方法
限制性酶切、连接、转化 等步骤。
将目的基因导入受体细胞
转化或转染
显微注射
将重组DNA分子导入受体细胞，使其 整合到染色体上。
将重组DNA直接注射到受精卵或早期 胚胎中。
转导
利用病毒作为载体，将目的基因导入 受体细胞。
中的关键工具之一。
它能够将两个具有互补黏性末端 的DNA片段连接起来，形成完
整的基因或基因片段。
DNA连接酶有两种类型：E· coliDNA连接酶和T4DNA连接 酶，其中T4DNA连接酶在基因
工程中应用更为广泛。
基因表达载体
01
基因表达载体是一种能够将目的基因导入细胞并使其表达的载 体，是基因工程中的关键工具之一。
农业上的应用
基因工程在农业上的应用主要包括抗虫、抗病、抗除 草剂等转基因作物的培育。
通过基因工程技术，可以将某些作物的抗虫、抗病、 抗除草剂等性状转入到另一个作物中，从而培育出具
有优良性状的转基因作物。
目前，转基因作物已经在全球范围内广泛种植，为农 业生产带来了巨大的经济效益和社会效益。
在环境保护方面的应用
基因定点诱变技术可以通过化学合成、寡核苷 酸引物定点诱变和重组PCR等方法实现。
Hale Waihona Puke 4基因工程的应用前景基因治疗
基因治疗是指通过改变人类基因来治疗遗传性疾病和获得性状的方法。 基因治疗可以用于治疗罕见病、遗传性疾病和癌症等疾病。
基因治疗的基本步骤包括：确定目标基因、获取目的基因、将目的基因 导入细胞、筛选和鉴定转基因细胞、将转基因细胞移植到患者体内等。
基因工程的伦理问题
基因工程的操作程序 教案
基因工程的操作程序一. 引言基因工程是一项涉及对DNA进行操作和修改的技术。
基因工程的操作程序是指在基因工程实验中所需遵循的一系列步骤和操作方法。
本文将全面、详细、完整地探讨基因工程的操作程序，包括实验准备、DNA提取、DNA修饰、转化和筛选等内容。
二. 实验准备在进行基因工程实验之前，需要进行一些必要的准备工作，确保实验的顺利进行。
以下是实验准备的主要步骤：2.1 确定实验目的和方法在开始实验之前，需要明确实验的目的和采用的方法。
确定实验目的有助于确定实验的步骤和所需材料，而确定实验方法则是基于实验目的和已有的技术手段做出的选择。
2.2 准备实验所需材料和试剂根据实验目的和方法，准备实验所需的材料和试剂。
常见的实验材料和试剂包括实验器皿（如离心管、PCR管和琼脂糖凝胶板）、试管、移液器、平衡溶液、酶切酶等。
2.3 搭建实验所需设备根据实验方法，搭建实验所需的设备。
例如，进行PCR实验需要PCR仪，进行电泳实验需要电泳装置等。
2.4 制备工作台和杂耍台在进行实验之前，需要确保实验室工作台和杂耍台的清洁和无菌。
清洁工作台和杂耍台可以减少实验过程中的污染和干扰，保证实验结果的准确性。
三. DNA提取基因工程实验中常常需要从细胞中提取DNA，以用于后续的操作。
DNA提取的步骤如下：3.1 细胞的收集和裂解首先，收集要提取DNA的细胞样品，并使用裂解缓冲液使其裂解。
裂解缓冲液中的酶和表面活性剂有助于细胞的裂解，释放出DNA。
3.2 DNA的纯化和浓缩通过离心和滤筛等方法，将提取到的细胞裂解液中的杂质（如蛋白质和核酸）去除，从而纯化DNA。
然后，使用乙醇沉淀或硅胶柱等方法将DNA浓缩。
3.3 检测DNA的质量和浓度使用比色法、凝胶电泳或荧光定量仪等方法检测纯化后的DNA的质量和浓度。
确保提取到的DNA质量良好，浓度适合后续操作的要求。
四. DNA修饰在基因工程中，常常需要对DNA进行修饰，例如引入特定的限制性内切酶切位点、合成片段、插入外源基因等。
《基因工程》实验教学教案
《基因工程》实验教学教案一、实验背景基因工程是一门应用生物学的分支，通过对基因的操作和重组，实现对生物性状的改良和功能的研究。
本实验教学旨在让学生了解基因工程的基本原理，掌握基因克隆、表达和检测的方法，培养学生动手实践能力和创新思维。
二、实验目标1. 了解基因工程的基本原理及实验步骤；2. 掌握PCR扩增、DNA提取、酶切、连接、转化等实验技术；3. 学会分析实验结果，提高学生解决实际问题的能力；4. 培养学生团队合作精神和创新思维。
三、实验内容1. 基因克隆：利用PCR扩增目的基因，并进行酶切、连接，将目的基因插入到载体中；2. 基因转化：将重组载体导入受体细胞，筛选转化成功的细胞；3. 基因表达：对转化成功的细胞进行诱导表达，检测目的蛋白的表达情况；4. 实验结果分析：分析实验数据，探讨实验过程中可能存在的问题，并提出改进措施；四、实验材料与仪器1. 材料：大肠杆菌、质粒、PCR试剂、酶切酶、连接酶等；2. 仪器：PCR仪器、电泳仪、离心机、恒温培养箱、显微镜等。
五、实验步骤1. 实验前的准备工作：了解实验原理，阅读相关文献，准备实验材料和仪器；2. 基因克隆：设计引物，进行PCR扩增，酶切目的基因和载体，连接目的基因与载体，转化大肠杆菌；3. 基因转化：将重组载体导入受体细胞，筛选转化成功的细胞；4. 基因表达：对转化成功的细胞进行诱导表达，检测目的蛋白的表达情况；5. 实验结果分析：分析实验数据，探讨实验过程中可能存在的问题，并提出改进措施；注意事项：1. 严格遵循实验步骤和操作规范，确保实验安全；2. 实验过程中遇到问题，及时与教师沟通，寻求帮助；3. 注重团队合作，共同完成实验任务。
六、实验教学安排1. 理论讲解：2课时2. 实验操作：4课时3. 实验结果分析与讨论：2课时七、实验评价1. 实验操作的正确性和熟练程度；2. 实验结果的准确性及分析的深度；4. 团队合作与沟通能力的展现。
基因工程的基本操作程序 课件
[名师点拨] 关注基因工程操作过程的四个易误点 (1)限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同：获取一个目的 基因需限制酶剪切 2 次，共产生 4 个黏性末端或平末端，切割 质粒一般只需要限制酶剪切 1 次，产生 2 个黏性末端或平末端， 因为质粒是环状 DNA 分子，而目的基因在 DNA 分子链上。 (2)切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶：如果用 两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时，在 DNA 连接 酶的作用下，目的基因与载体也可以连接起来。
(3)目的基因的插入点不是随意的：基因表达需要启动子与 终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的 部位。
(4)基因工程操作过程中只有第三步“将目的基因导入受 体细胞”没有碱基互补配对现象；第一步利用逆转录法获得 DNA，第二步中的黏性末端连接，第四步利用分子水平杂交的 方法检测，均存在碱基互补配对现象。
2．基因表达载体的组成[填图]
四、将目的基因导入受体细胞 1．导入植物细胞 (1)农杆菌转化法： ①原理：农杆菌Ti质粒上的 T-DNA 可整合到受体细胞的 染色体DNA上。 ②适用范围：主要适用于 双子叶植物 和 裸子植物 。 (2) 基因枪法 ：常用于单子叶植物。 (3)花粉管通道法：目的基因借助花粉用PCR技术扩增 (1)原理： DNA双链复制 。 (2)过程：
3．人工合成 (1)条件：基因比较小， 核苷酸序列 又已知。 (2)方法：通过 DNA合成仪 用化学方法直接人工合成。 三、基因表达载体的构建 1．构建基因表达载体的目的 (1)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。 (2)使目的基因能够 表达 和发挥作用。
基因工程的基本操作程序
一、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
基因工程的基本操作程序教案
基因工程的基本操作程序精选教案1.1 背景介绍1.1.1 基因工程是在分子水平上对基因进行操作和改造的技术。
1.1.2 基因工程技术在生物科技、医学、农业等领域具有重要意义。
1.1.3 通过学习基因工程的基本操作程序，学生将了解其原理和应用。
二、知识点讲解2.1 基因克隆的基本原理2.1.1 基因克隆是指将目的基因插入到载体DNA中，形成重组DNA。
2.1.2 载体DNA通常选用质粒、噬菌体或人工染色体等。
2.1.3 基因克隆的关键步骤包括：目的基因的获取、载体的选择、连接、转化等。
三、教学内容3.1 目的基因的获取3.1.1 利用PCR技术扩增目的基因。
3.1.2 利用基因测序技术确定目的基因的序列。
3.1.3 利用 restriction endonuclease 切割目的基因和载体DNA。
四、教学目标4.1 学生能理解基因工程的基本操作程序。
4.2 学生能运用基因工程技术解决实际问题。
4.3 学生能掌握PCR、基因测序和 restriction endonuclease 等技术。
五、教学难点与重点5.1 教学难点：基因克隆的基本原理和操作步骤。
5.1.1 解释基因克隆的概念，明确其在基因工程中的重要性。
5.1.2 详细讲解载体DNA的选择和连接过程。
5.1.3 指导学生进行克隆实验，巩固所学知识。
以上是前五个章节的教案内容，后续章节将包括：六、目的基因的获取与验证七、载体的选择与构建八、基因克隆与表达九、基因工程的应用十、教学评估与反思每个章节都包含3条详细的小结，每个小结都由4条详细的细节及细节说明组成。
全文共计约1500字。
希望这个教案能满足您的需求。
如有需要，我可以继续为您编写后续章节的教案。
六、教具与学具准备6.1 教具准备6.1.1 电脑、投影仪、音响等多媒体设备。
6.1.2 实验仪器和试剂，如离心机、PCR仪器、限制性内切酶、连接酶等。
6.1.3 教学PPT和教学素材，包括图片、视频、动画等。
高中生物《基因工程的基本操作程序》教案基于学科核心素养的教学设计及教学反思
一、板书设计过多。由于本节内容较多，所以板书内容较多。改进：把多媒体与板书较好的结合
二、学生发言积极，时间没能很好的控制。
通过本节课的教学，我更加深刻的体会到新课改的重要性，也充分意识到自录反思课的重要意义，在今后的教学中我会更加努力，不断的完善自己，将教学改革落到细处，落到实处，真正的让学生成为课堂的主人。
教学过程设计
教师活动
预设学生活动
设计意图
师：对本节课的内容通过全国高考卷的分析定位其重要性和重难点。同时在课堂中引入思维导图的应用，回忆基因工程的基本操作程序的主要四个步骤。
师：承上用荧光小鼠的例子引入目的基因的概念。
师：怎样才能获得这些目的基因呢？获取目的基因的方法有哪些呢扩增目的基因
3.基因表达载体的构建
学科核心素养分析
（1）基础知识（基因工程的原理和基本步骤（第一、二步曲）；用思维导图总结基因工程的基本步骤（第一、二步曲）及方法）；
（2）基本技能（通过对基本概念、基本原理、方法步骤的正确理解和掌握，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）；
（1）基因表达载体的组成
（2）探究实验：模拟操作基因表达载体的构建
教学反思
节是选修三第一章基因工程第二节内容，呈上节操作工具，启下节基因工程的成果，在本章中具有重要作用。统览全册，与本节内容有关的章节很多，所以学会学好本节内容直接关系后面的学习。而基因工程内容抽象，知识琐碎，如何在有限的时间让学生充满乐趣高效学习是本节内容的主导思想。
师：点评、解惑。
师：讲解并展示自己的部分作品。
师生：1、获取目的基因；2、基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子以及标记基因等。
《基因工程的基本操作程序》 讲义
《基因工程的基本操作程序》讲义基因工程，这个听起来颇为高深的词汇，其实与我们的生活息息相关。
从农业领域的转基因作物，到医疗领域的基因治疗，基因工程正以惊人的速度改变着我们的世界。
那么，基因工程到底是如何实现的呢？这就不得不提到基因工程的基本操作程序。
一、目的基因的获取目的基因，简单来说就是我们想要的那段基因。
获取目的基因是基因工程的第一步，也是关键的一步。
1、从基因文库中获取基因文库就像是一个巨大的基因仓库，里面存放着各种各样的基因。
我们可以根据自己的需求，从中筛选出我们想要的目的基因。
这就好比在一个超级大的图书馆里找一本书，需要有一套有效的检索系统。
2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 技术，全称为聚合酶链式反应。
如果我们已经知道了目的基因的序列，就可以通过PCR 技术在体外大量扩增它。
就好像是复制粘贴，让一小段基因迅速变成很多很多份。
3、人工合成法当基因的序列比较短，而且我们又清楚它的碱基序列时，还可以通过人工合成的方法来获取目的基因。
这就像是按照图纸精确地搭建一个小的基因结构。
二、基因表达载体的构建有了目的基因还不够，还需要把它“装”进一个载体里，这个载体就像是一辆车，带着目的基因进入受体细胞。
基因表达载体通常由目的基因、启动子、终止子和标记基因等部分组成。
启动子就像是一个开关，控制着基因的表达什么时候开始；终止子则像是一个结束的信号，告诉基因表达到这里就停止。
标记基因的作用可不小，它能帮助我们筛选出成功导入基因表达载体的受体细胞，就像一个小标签，让我们能快速找到我们想要的东西。
构建基因表达载体需要用到限制酶和 DNA 连接酶。
限制酶负责把载体和目的基因切开，露出相同的黏性末端，然后 DNA 连接酶再把它们连接起来，形成一个完整的基因表达载体。
三、将目的基因导入受体细胞这一步就像是把包裹好的“礼物”送到收件人的手里。
1、导入植物细胞常用的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。
农杆菌转化法是利用农杆菌这种天然的“快递员”，它能够将自身携带的一段 DNA 转移到植物细胞中。
《基因工程的基本操作程序》教案
《基因工程的基本操作程序》教案教学内容：基因工程的基本操作程序教学目标：1.了解基因工程的基本概念和原理2.掌握基因工程的基本操作步骤3.学会在实验室中进行基因工程实验教学重点：1.基因工程的概念和原理2.基因工程的基本操作步骤3.基因工程实验的操作技巧教学难点：1.基因工程实验中的操作技巧2.实验室安全操作规范教学准备：1.实验室设备和材料2.基因工程实验操作步骤3.安全操作规范教学流程：一、导入（5分钟）教师引导学生讨论生命科学领域中的基因工程技术，并简要介绍基因工程的概念和应用领域。
二、基因工程的基本原理（15分钟）1.解释基因工程的概念和作用2.介绍基因工程的基本原理，包括基因克隆、DNA插入和转染等技术3.展示基因工程在生物学和医学领域中的应用案例三、基因工程的基本操作步骤（20分钟）1.DNA提取：介绍DNA提取的方法和步骤2.酶切：解释酶切的原理和操作步骤3.连接：介绍DNA连接的技术和操作步骤四、基因工程实验操作演示（30分钟）1.展示基因工程实验操作流程2.演示DNA提取、酶切和连接等操作步骤3.提醒学生注意实验室安全操作规范五、学生实验操作练习（30分钟）1.学生分组进行基因工程实验操作练习2.指导学生按照操作步骤进行实验操作3.辅导学生解决实验中遇到的问题和困难六、实验结果分析和讨论（20分钟）1.学生根据实验结果进行数据分析和讨论2.引导学生思考实验中所遇到的问题和解决方法3.分享学生实验结果和心得体会七、课堂总结（10分钟）教师总结本节课的教学内容，强调基因工程的重要性和应用前景。
鼓励学生继续深入学习和探索生命科学领域。
八、作业布置（5分钟）布置基因工程实验报告撰写任务，要求学生结合实验结果撰写实验报告，并分享实验心得和收获。
教学反思：通过本节课的教学，学生对基因工程的基本概念和原理有了更深入的了解，掌握了基因工程的基本操作步骤和技巧。
学生通过实验操作练习，提高了实验操作能力和团队合作意识。
基因工程基本操作过程(目的基因与运载体结合)
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（四）人工接头连接法
人工接头（DNA寡核苷酸连杆）是人工合成 的具有一个或数个特定 限制性内切酶识别和 切割序列的双股平端DNA 短序列。 由平端加 上新的酶切位点，再用限制酶切除产 生粘性 末端，而进行粘端连接。
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优点：是进行DNA重组的一种既有效又实用的手 段，兼具有同聚物加尾法和粘性末端连接法的优 点，而且它可以根据实验的不同要求，设计出具 有不同限制酶位点的人工接头。若在体外连接反 应中增加人工接头的浓度，还会大大提高平末端 DNA片段间的连接效率。
植物具有了原先没有的全新的性状，这引起了一 场农业革命。如今，转基因技术已经开始广泛应 用，如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。
1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞
生。这只叫“多利”母绵羊是第一只通过无性繁
殖产生的哺乳动物，它完全秉承了给予它细胞核
的那只母羊的遗传基因。“克隆”一时间成为人
们注目的焦点。尽管有着伦理和社会方面的忧虑，
⑶PCR法：通过PCR(聚合酶链反应)技术扩 增外源DNA 片段，从而加上合适的限制性 内切酶的单一识别序 列，再用限制酶切加 以解决。
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（三）同聚物加尾法
同聚物加尾连接：利用末端转移酶在载体及外源双 链DNA的3′端各加上一段寡聚核苷酸，制成人工粘 性末端，外源DNA和载体DNA分子要分别加上不同 的寡聚核苷酸。dA(dG)和dT(dC), 然后在DNA连接 酶的作用下, 连接成为重组的DNA。这种方法可适 用于任何来源的DNA片段。
合成的寡核苷酸的等摩尔混合物，而两个寡聚体可形成带一个
或多个限制性酶切位点的平端双链体。因此在平端DNA加接
基因工程的基本操作程序教学案
1．2基因工程的基本操作程序【课标要求】1．简述基因工程基本操作程序的四个步骤2．尝试设计某一转基因生物的研制过程。
【本节重难点】重点：基因工程基本操作程序的四个步骤难点：（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【学习过程】一、基因工程的基本操作程序简述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．原核细胞和真核细胞的基因结构（1）原核细胞的基因结构（2）真核细胞的基因结构3．目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②从基因文库中得到目的基因，可以根据一些信息，如根据基因的、基因的、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：a ．变性（ ℃）：目的基因DNA 受热变性后接连为单链b ．退火（ ℃）： 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 。
（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。
基因工程的基本操作程序的教学设计
基因工程的基本操作程序的教学设计基因工程是一门涉及基因操作、基因修饰和基因重组的科学技术。
基因工程的基本操作程序包括DNA提取、DNA酶切、DNA连接、DNA转化和筛选等步骤。
本文将提供一个基因工程的教学设计，旨在帮助学生理解基因工程的基本操作程序。
一、教学目标：1.学生了解基因工程的基本概念和操作程序。
2.学生学会进行DNA提取、DNA酶切、DNA连接、DNA转化和筛选等基本操作。
3.学生了解基因工程在实际应用中的意义和前景。
二、教学方法：1.理论授课：通过讲解PPT或白板等方式，向学生介绍基因工程的基本概念和操作程序。
2.实验操作：组织学生参与实验操作，动手操作加深对基因工程操作程序的理解。
3.讨论和解析：组织学生参与实验结果的讨论和解析，激发他们的思维和创造力。
三、教学内容和步骤：第一步：基因工程基本概念的介绍（理论授课）1.引入基因工程的概念，解释基因工程在生物科学和医学领域中的重要性和应用前景。
2.介绍基因工程的基本操作程序。
第二步：DNA提取实验（实验操作）1.分组：将学生分为小组，每个小组由3-5名学生组成。
2.材料准备：向学生介绍DNA提取实验所需的材料，如实验用细菌培养物、培养基、离心管、试剂等。
3.操作步骤：a.提取细菌DNA：学生按照指导书的步骤，从细菌培养物中提取DNA。
b.定量和纯化DNA：将提取到的DNA进行定量和纯化，以便后续实验使用。
4.结果分析：每个小组根据提取到的DNA进行测定和纯化后，讨论和比较结果。
第三步：DNA酶切实验（实验操作）1.分组：将学生分为小组，每个小组由3-5名学生组成。
2.材料准备：向学生介绍DNA酶切实验所需的材料，如DNA样品、限制性内切酶、酶切缓冲液等。
3.操作步骤：a.制备反应体系：根据实验手册制备包含DNA和限制性内切酶的反应体系。
b.反应条件设置：设置合适的反应温度和时间。
c.酶切实验：将反应体系进行酶切，形成DNA片段。
4.结果分析：每个小组根据反应体系进行酶切后，将得到的DNA片段进行分析和比较。
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（3）花粉通道法 适用于被子植物
柱头
雌 蕊 花柱
胚珠 子房
子房壁
花药
雄 蕊
花丝
子房的结构
子房壁
珠被 珠心
胚
（胚囊）
珠
极核
卵细胞
滴加目的基因溶液
（3）花粉通道法
植物花粉在柱头上萌发 后，花粉管要穿过花柱直通 胚囊。花粉管通道法就是在 植物受粉后，花粉形成的花 粉管还未愈合前，剪去柱头， 然后，滴加DNA（含目的基 因），使目的基因借助花粉 管通道进入受体细胞。
1.将目的基因导入植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
（1）农杆菌转化法
①农杆菌：
植物的受伤组织会产生一些糖 类和酚类物质吸引根瘤农杆菌向受 伤组织集中 ，使植物形成肿瘤。
此类物质主要在双子叶植物细胞壁 中合成，通常不存在于单子叶植物中 ， 农杆菌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。
（1）农杆菌转化法
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。
③转化过程:
Ti质粒
构建
表 达
转入
农 杆
导入
目的基因
载 体
菌
植 物 细 胞
插入
植物细胞 染色DNA
表达
新 性 状
（2）基因枪法
适用于单子叶植物
基因枪法又称微 弹轰击法，是利用压 缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表 面的表达载体DNA打 入受体细胞中，使目 的基因与其整合并表 达的方法。
2.将目的基因导入动物细胞
（1）方法：显微注射法（将基因表达载体 提纯，用显微仪注射到受精卵中）
2.将目的基因导入动物细胞
（2）操作程序:
提纯含目的基因表达载体 显微注射
受精卵 早期胚胎培养
移植到子宫
新性状动物
3.将目的基因导入微生物细胞
常用法：CaCl2法（ Ca2+增加细菌细胞的通透性） 常用菌：大肠杆菌
转化的#43;诱导的完整细胞的转化适用于革兰氏阴 性细菌（如大肠杆菌等），1970年建立此技术， 其原理是Ca2+与细菌外膜磷脂在低温下形成液晶 结构，后者经热脉冲发生收缩作用，使细胞膜出 现空隙，细菌细胞此时的状态叫做感受态
Ca2+诱导的完整细菌细胞的转化
（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（增强基因启动子工作效率 的顺式作用序列，能够在相对于启动子的任何方向和任 何位置(上游或下游)上都发挥作用。）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），如绿色荧光蛋白 基因等。
终止子：位于基因的尾端 的一段特殊的DNA片断， 能终止转录。
标记基因：为了鉴别受体 细胞中是否含有目的基因， 从而筛选出有目的基因的 受体细胞。
启动子 目的基因
表达载体
终止子
复制原点 标记基因
表达载体的模式图
注意：
①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因 和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体 基础上增加了 目的基因 、启动子、终止子 三 部分结构 ②用到的工具酶：既用到 限制酶 切割载体， 又用到 DNA连接酶 将目的基因和载体拼接， 两种酶作用的化学键都是 磷酸二酯键 。 ③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少 ④目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表 达载体的方式携带进去。
第10章-基因工程的操作过程
一、表达载体的构建
科学家在培育抗虫棉时，经历了多次失败， 才获得成功。
起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载 体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗 虫基因在棉花体内没有表达。
然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子 (抗虫基因首端)，导入棉花受精卵，长成的棉 花植株还是没有抗虫能力。
取100 ml 感受态细胞，加入相当于50 ng 载体的重组 DNA连接液，混匀 冰浴放置半小时 在42℃保温 2 分钟（热脉冲） 快速将转化细胞转移至冰浴中放置1 - 2分钟 加入1 ml 新鲜培养基，于37℃培养 1 小时（扩增） 涂在合适的固体培养基平板上进行筛选
细菌原生质体的转化
革兰氏阳性细菌（如枯草杆菌、链霉菌等）接 纳外源DNA的主要屏障是细胞壁，因而这类细菌 通常采用原生质体（细胞去壁后的形态）转化的方 法转移质粒或重组DNA分子
大肠杆菌感受态细胞的制备：
100 ml 菌体培养至OD600 = 0.5，离心收集菌体 用10 ml 冰冷的20 mM CaCl2溶液悬浮菌体，离心 收集菌体 用1 ml 冰冷的100 mM CaCl2溶液悬浮菌体 冰浴放置12 - 24小时，备用
Ca2+诱导的完整细菌细胞的转化
大肠杆菌感受态细胞的质粒转化：
二、将目的基因导入受体细胞
（一）转化：目受的体基细因 胞进 内入 维持_受_稳__体__定__细____胞和___内表_，_达_并_的且过在程
（二）方法
将目的基因导入 植物细胞
将目的基因导入 动物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
——显微注射法
将目的基因导入 微生物细胞
——氯化钙法（感受 态细胞）
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
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
细菌能够吸收DNA的状态
受体生物 受体细胞
植物
受精卵 体细胞
动物
受精卵
导入方法
农杆菌转化法 基因枪法
花粉管通道法
显微注 射技术
微生物
细胞/个体
用Ca2+处理成 感受态细胞
2、过程:
质粒
DNA分子
同一种 限制酶处理
一个 切口 两个 黏性末端
两个 切口 获得目的基因
DNA连接酶 重组DNA（重组质粒）
3、基因表达载体的组成：
a、目的基因
表 b、启动子 达 c、终止子 载 体 d、标记基因
e、复制原点
启动子 目的基因
表达载体
终止子
复制原点 标记基因
表达载体的模式图
启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是 RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转 录出mRNA，最终获得蛋白质。
科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中 插入终止子(抗虫基因末端)，导入棉花受精卵， 结果成长的植株，有了抗虫能力。
（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有利于导入受体生物中无法转录；
（3） 目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记；