2018版高中生物(人教版)选修3同步教师用书：专题1 1.2基因工程的基本操作程序
【公开课课件】人教版高中生物选修三课件：专题一基因工程(共77张PPT)
免疫-抗体
蛋白质是生命活动的 主要承担者 。
蛋白质工程实例
实例一：干扰素的保存 原因:干扰素易形成二聚体,变性使活性降低。 设计:如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨 酸，那么在-70℃的条件下，可以保存半年。
一、蛋白质工程的崛起的缘由
基因工程在原则上只能生产自然界已存 在的蛋白质。
蛋白质工程能产生自然界原本不存在的 新的蛋白质。
许多工业用酶是在改变天然酶的特性后，才 使之适应生产和使用需要的。
旁栏思考题
你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工 程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划 之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大 的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组 织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了 两项重大国际合作行动：一项是由中国科学 家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”； 另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血 浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质 组计划的帷幕。
P27/“讨论”
3、蛋白质工程的概念
是指以蛋白质分子的结构规律及其生 物功能的关系作为基础，通过基因修饰或 基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制 造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和 生活的需求。
4、蛋白质工程与基因工程的关系
蛋白质工程是在基因工程的基础上， 延伸出来的第二代基因工程，是包含多学 科的综合科技工程领域。
导入微生物细胞 ——Ca2+处理成感受态细胞
1、将目的基因导入植物细胞:
卵细胞 极核
花粉粒
花粉粒萌发
花 粉 管
花 粉 管
精子
（2）
受 精 卵
受精卵 受精极核
2、将目的基因导入动物细胞:
含目的基因的表达载体提纯
2018学年高中生物选修三教师用书：第1章 基因工程-第1节-第2课时 含解析
第2课时基因工程的实施过程1．简述基因工程的一般过程。
2．理解获取目的基因的方法。
(重、难点)3．掌握将目的基因导入受体细胞的方法。
(重点)4．掌握目的基因的检测和鉴定方法。
(重点)获取目的基因和构建基因表达载体1．获取目的基因(1)通过基因文库获取目的基因：①基因文库的含义：将某种生物细胞的整个基因组DNA切割成大小合适的片段，分别与载体连接起来，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。
这个受体菌群体就被称为基因文库。
②种类：a．基因组文库：含有一种生物所有的基因。
b．部分基因文库：含有一种生物的一部分基因。
(2)利用PCR技术扩增目的基因：①原理：DNA分子半保留复制。
②场所：生物体外(PCR仪)。
③优点：操作简单、容易掌握、结果可靠、较短时间内大量扩增。
④发明家：美国科学家穆里斯。
(3)通过化学方法直接人工合成目的基因：①仪器：DNA合成仪。
②基因特点：比较小、脱氧核苷酸序列已知。
2．构建基因表达载体(1)目的：使目的基因进入受体细胞并有效表达，能稳定存在且遗传给后代。
(2)组成：一个基因表达载体除了目的基因外，还应包括启动子、终止子和标记基因等。
[合作探讨]基因表达载体的构建是基因工程的核心，下面图1为基因表达载体的构建过程图，图2为基因表达载体模式图。
请据图分析：图2探讨1：图1中的①是什么物质？切割目的基因和载体要选用同一种①吗？为什么？提示：限制性核酸内切酶。
选用同一种①，因为：选用同一种限制性核酸内切酶切割会产生相同的黏性末端，可以在DNA连接酶的作用下将切割的目的基因和载体连接起来。
探讨2：图1中②是什么物质？试探讨用②连接目的基因和载体DNA时产生几种可能的连接方式？哪一种是符合要求的连接方式。
提示：DNA连接酶。
可能有3种连接方式，即目的基因和目的基因相连、载体DNA和载体DNA相连、目的基因和载体DNA相连。
其中符合要求的是目的基因和载体DNA 相连形成的重组DNA 分子。
人教版高中生物选修3专题1基因工程第一节DNA重组技术的基本工具教案(3)
1.1DNA重组技术的基本工具一.教学目标1.知识与技能（1）了解基因工程的基本概念。
（2）清楚基因操作的工具。
[来源:21世纪教育网.com]2.过程与方法（1）通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究活动，培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
（2）以具体事例讲述，学生制作模型，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
3.情感态度和价值观（1）通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要的严谨，激发为祖国而奋斗的精神。
（2）通过学习基因操作的工具，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念。
二.教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
三.教学难点基因工程载体需要具备的条件。
四.教具准备相应挂图，相关网络资料。
五.课时安排1课时[来源21世纪教育网.com]六.教学过程一．复习导入新课教师活动：投影幻灯片，引导学生思考、分析讨论。
1．遗传的物质基础是什么？[来源:21世纪教育网21世纪教育网.COM]2．生物体遗传的基本单位是什么？3．为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢？4．生物的性状是怎样表达的？5．各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能不能改造基因呢？使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？6．各种生物间的性状千差万别，这是为什么呢？引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。
教师举例：1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气3．人的胰岛B 细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度教师提问：以上几种生物各有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果。
但是人类能不能改造基因呢？在引导学生思考、探究的同时引出本节课题。
二、讲授新课1．基因工程的概念：课前布置学生自学教材上的知识内容，让学生理解基因工程的概念，并引导学生回答表中内容。
新人教版高中生物选修三专题1基因工程教学设计
新人教版高中生物选修三教学设计专题1基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具教学设计一、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。
二、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。
三、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。
四、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。
五、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、布置预习六、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课时八、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：（1）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）（2）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。
高中生物(人教版)选修3教学案：专题1《基因工程》(79页)
1．1 DNA重组技术的基本工具●课标要求简述基因工程的诞生，简述基因工程的原理及技术。
●课标解读1．结合酶的专一性特点，理解限制酶识别不同的DNA序列。
2．结合图示，掌握DNA连接酶的种类及作用的特点。
3．对比DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
4．理解基因工程载体需要具备的条件。
●教学地位本节内容系统的介绍了基因工程技术中采用的三种基本工具——限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。
本节内容是课标要求“简述基因工程的原理及技术”的主要内容，也是学习基因工程的基本操作程序的基础。
本节内容是高考中的常考内容，几乎涉及基因工程的高考题中，对本节内容均有考查。
●教法指导1．基因工程属于科技含量较高的生物技术，学生对此了解较少，如果采用直白、平淡的“介绍”式授课，不利于调动学生学习的积极性。
可通过创设情景，提出问题，“诱导”学生积极参与教学活动。
如对于基因工程需要的这三种基本工具的引入，教师可设问：外源基因能不能自动进入受体细胞？如果能进入，成功率如何？——从而引出基因工程需要载体；载体是如何运载目的基因的，目的基因如何与载体结合？——通过这些问题可相继引出其他的两种基本工具限制酶和DNA连接酶。
2．本节内容较为抽象，如果只是阅读文字叙述或者教师的“介绍”，学生很难理解。
如限制酶的作用特点，学生对限制酶的切割位点、黏性末端、平末端等内容往往难以理解，因此在授课时要注意图文结合，通过示意图、DNA分子的平面结构图等帮助学生在图中去理解相关内容，并要求学生根据理解画出相关的示意图。
本部分内容在高考考查时往往结合示意图进行考查，因此要特别注意锻炼学生读图、识图的能力。
●新课导入建议1．本专题导言中“能生产医用蛋白的烟草”可作为导入新课的背景材料，引导学生展开想象，体会基因工程技术的“魔力”，激发学生对基因工程技术的兴趣。
2．结合基因表达的内容，回忆基因与蛋白质之间的关系，引导学生了解基因工程的大体操作思路，作为学习基因工程的概念及基因工程的基本工具的铺垫。
人教版高中生物选修3课件：专题1 基因工程 (共36张PPT)
目的基因的检测示意图
检测目的基因是否转录出了mRNA
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.
为具有新性状的动物
Ca2＋
微生 物细
胞
处理 增大 细胞 壁通
原核 细胞 或酵 母菌
透性
用Ca2＋处理细胞→感受 态细胞→重组表达载体 DNA分子与感受态细胞 混合→感受态细胞吸收
4.目的 基因的 检测与 鉴定
1.3 应用
一、基因工程的应用、安全性和生物武器 1．基因工程的应用 (1)动物:提高生长速度从而提高产品产量; 改善畜产品品质;生产药物;器官移植供体等 (2)植物:抗虫植物、抗病植物和抗逆植物; 利用转基因改良植物的品质. (3)基因诊断:采用基因检测的方法来判断患 者是否出现了基因异常或携带病原体。 (4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺 陷基因的治疗方法.
中心法则
复 制
DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
逆转录
蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功
能→设计蛋白 目的基因的获取
质结构→推测 →基因表达载体
区 过 氨基酸序列→ 的构建→将目的
别
程
推测脱氧核苷 基因导入受体细 酸序列→合成 胞→目的基因的
DNA→表达 检测与鉴定
出蛋白质
D.多次重复.
PCR技术扩增与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
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。
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
新课标高中生物教师用书选修三教材教案
高中生物课程标准共设置了三个选修模块，分别适应不同的学生群体的需求。本模块明确地指出“为学生进一步学习生物科学类专业奠定基础”。因此，可以估测，在学校选课指导机构的指导下，选修本模块学生的绝大多数，将是有志于学习生命科学基础类和应用类专业的学生。一般地说，他们喜爱生物科学，对与其相关的专业和职业有一定的了解，有较好的数、理、化等相关学科的基础及科学探究能力。本模块教材编撰的广度、深度等也据此而定位，否则，学习会有许多困难。对于这部分学生来说，在对生物科学的兴趣、认知和探究能力上，具有较好的基础，需要深化和发展。热爱生物科学技术情感的深化，应该是从感受、认同转向内化的水平。生物课程标准曾指出：内化（或领悟）水平是“具有稳定的态度、一致行为和个性化的价值观念等”。接近或达到这个水平，对学生来说，至关重要。而专业的选择，若摇摆不定，在选课制度下，将贻误时机。发展探究能力，则是另一种情况。鉴于教学内容的现代性和中学的实验设备条件，以及并非专业学习，实际操作的实验探究不可能很多等，发展探究能力将比较多地集中在学习资料的收集分析、撰写专题综述、口头交流、讨论或辩论等方面，并辅以适量的、可行的调查或实践活动。但决不可因此就轻视发展探究能力，上述这些探究活动，恰恰是高年级的、有明确志愿倾向的学生能够做和乐于做的活动。
前沿动态
动物细胞融合与单克隆抗体 教学案例
专题3胚胎工程
3.1体内受精和早期胚胎发育
3.2体外受精和早期胚胎培养
3.3胚胎工程的应用及前景
前沿动态
胚胎移植 教学案例
专题4生物技术的安全性和伦理问题
4.1转基因生物的安全性
4.2生物技术的伦理问题
4.3禁止生物武器
转基因生物的安全性 教学案例
人教版·高中生物·选修3·专题1·基因工程(高三复习课件)
（2）动物细胞 显微注射法 （3）微生物细胞 Ca2+处理法（制备感受态细胞）
农杆菌转化法 原理：植物受损伤—细胞分泌酚类物质—吸引农杆菌—Ti质 粒上的T-DNA可转移到受体细胞中并整合到细胞DNA上
三、基因工程的基本流程 4、目的基因的检测和鉴定
检测目的基因是否插入受体DNA中 DNA分子杂交（Southern杂交） 检测目的基因是否转录 分子杂交（Northern杂交）
识别CCCGGG，并在C与G间切开
平末端
二、基因工程的基本工具 2、DNA连接酶
将DNA片段拼接成新的DNA分子，连接磷酸二酯键 E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 只能连接粘性末端 既连接粘性末端又连接平末端
3、运载体 质粒
自我复制、多个酶切位点、标记基因等
λ噬菌体衍生物、动植物病毒等
三、基因工程的基本流程 1、目的基因的获取
A.变性过程中被切断的是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模板链的结合依靠碱基互补配对原 则完成 C.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、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
3.蛋白质工程在实施中最大的难题是( ) A.生产的蛋白质无法应用 B.发展前景太窄 C.对于大多数蛋白质的高级结构不清楚 D.无法人工合成目的基因 4.下列不可能作为基因工程受体细胞的是( ) A.动物的受精卵细胞 B.人的神经细胞 C.大肠杆菌细胞 D.酵母菌细胞 5.将一个目的基因放入PCR扩增仪中,其他条件都具 备的条件下循环30次,合成的目的基因个数为( ) A.30 B.60 C.229 D.230
8.质粒是基因工程常用的载体,它的特点是(
)
人教版高中生物选修3专题一基因工程详细知识点
人教版高中生物选修3专题一基因工程详细知识点生物选修三易考知识点背诵专题1基因工程基因工程的概念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1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）主要是从原核生物（微生物）中分离纯化出来的。
（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（中心轴线的两侧）和平末端（中心轴线）大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，SmaI识别CCCGGG序列:他们识别的核苷酸序列不同,但是切点都是在G↓C之间。
（4）比较有关的DNA酶（1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基（2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。
留意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶之外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。
（3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。
（4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。
留意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。
2.“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：4DNA连接酶来自T4噬菌体，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。
2018版高中生物(人教版)选修3同步教师用书：专题1 微专题突破 基因工程
微专题突破基因工程一、与核酸有关的各种酶的比较名称作用参与生理过程应用作用位点(如下图) DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程a 限制酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列 aDNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA复制 a RNA聚合酶在核糖核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录解旋酶使碱基间氢键断裂形成脱氧核苷酸单链DNA复制及转录b 逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录、基因工程a作用位点示意图二、易混概念辨析1．基因文库、基因组文库、部分基因文库(1)从定义上区分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。
基因文库是指储存有某种生物基因的菌群的总称。
②基因组文库：如果基因文库中含有一种生物的所有基因，这种基因文库叫做基因组文库。
③部分基因文库：指含有一种生物的一部分基因的基因文库，如cDNA文库。
(2)从范围上区别：基因文库包含基因组文库和部分基因文库。
基因组文库有某一种生物的全部基因，它的范围要大于部分基因文库。
2．启动子、终止子、起始密码子、终止密码子(1)从定义上区分①启动子：位于编码区上游紧靠转录起点的位置。
它的主要功能是引导RNA 聚合酶与基因的正确部位结合。
只有在启动子存在时，RNA聚合酶才能准确地从转录起点开始，沿着编码区正常地进行转录。
②终止子：位于编码区下游紧靠转录终点的位置。
它的特殊的碱基排列顺序能够阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来。
③密码子：指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
信使RNA 上四种碱基的组合方式有64种，其中，决定氨基酸的密码子有61种，3种是终止密码子。
④终止密码子：是信使RNA上能够终止蛋白质合成的密码子。
⑤起始密码子：位于信使RNA上，是蛋白质合成开始的信号，有两种：AUG、GUG。
(2)从本质上区别启动子和终止子都是DNA分子中具有调控作用的脱氧核苷酸序列，而起始密码子和终止密码子都位于信使RNA上，分别是翻译的起始位置和终止位置，终止密码子不能决定任何一种氨基酸。
人教版高中生物选修3示范教案专题一：基因工程
1.1 DNA重组技术的基本工具一、教学目标1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
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。
二、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。
三、教学策略1.设置问题情境，引导学生在思索中学习新知识。
本节内容主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。
如果我们采用直白、平淡的方式介绍，不利于调动学生学习的积极性，也不利于学生科学素养的全面提高。
应当通过创设情境，提出问题，诱导学生积极参与教学活动，开启他们思想的闸门。
限制酶──“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用，切割后产生的结果。
可在进入这部分内容学习时，设置学生关心的问题“限制酶从哪里寻找”，诱导学生联想从前学过的内容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。
那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有何保护机制？进而诱导学生产生“可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。
这样就将书中直白的“这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的写法，变成了一个自主探索的思想活动。
DNA连接酶──DNA片段的“分子缝合针”，写得比较简洁。
我们可以从原有的知识出发，诱发学生思考，达到辨析、明理的作用。
要想连接被切割开的DNA，学生根据从前学过的知识，第一反应就想到“DNA聚合酶”。
学生这种想法的产生是很自然的。
但实际上并不能用这种酶进行DNA片段的连接。
应引领学生分析DNA聚合酶与DNA连接酶的不同作用，从而达到更深层次认识DNA连接酶的目的。
基因进入受体细胞的载体──“分子运输车”的学习内容，提到作为载体必需的四个条件。
教学不能仅仅着眼于让学生记住这几个条件，而应该通过诱导思索，明确为什么要有这四个条件才能充当载体。
2.让抽象的语言在直观的插图中找到注释，在实际动手中形成正确认识。
人教版高中生物选修3专题一：基因工程的应用PPT下载
一、植物基因工程
植物基因工程技术主要用于提高农 作物的抗逆能力（如抗除草剂，抗虫 ，抗病，抗干旱和抗盐碱等）,还可以 改良农作物的品质。
1.抗虫转基因植物
传统的害虫防治办法：农药 转基因抗虫植物优点：减少环境污染、降低生产 成本、提高产量。
已经问世的转基因抗虫作物： 棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等
三、基因工程药品异军突起
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素从生物体的哪些结构中直接提取？
直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点
由于受原料来源的限制，量少而且价格十分昂贵 。
• 可利用什么方法来解决上述问题？
利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地
生产出各种高质量、低成本的药品。
基因工程药品 —— 生长激素 治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生
长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要 获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘 取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激素 基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。
人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生 长激素，相当于6万具尸体的全部产量。
主要杀虫基因： Bt毒蛋白基因、 蛋白酶抑制剂基因
、 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等
2.抗病转基因植物
抗病毒基因： 病毒外壳蛋白基因、 病毒的复制酶基因.
抗真菌基因： 几丁质酶基因、
抗毒素合成基因.
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
3.抗逆转基因植物
恶劣的环境条件： 盐碱，干旱，低温，涝 灾等。
4.利用转基因改良植物的品质
不会引起过敏的转基因大豆
提高花 卉的观赏价 值
2018生物选修3课件：1.2 基因工程的基本操作程序
1．思考基因表达载体的构建需要哪些工具酶。 提示：限制酶、DNA 连接酶。 2．结合教材 P13 资料卡分析，用花粉管通道法导入 受体细胞的目的基因是否需要和载体结合？试分析原 因。 提示：需要。因为目的基因只有和载体结合成基因 表达载体才容易在受体细胞中稳定维持和表达。
3．为什么动物的体细胞不能作为受体细胞？ 提示：动物体细胞全能性受到限制，不能发育为一 个新个体。 4．从细胞器的功能上分析，若通过基因工程生产人 的糖蛋白，可以用大肠杆菌作受体细胞吗？ 提示：不可以。糖蛋白上的糖链是在内质网和高尔 基复合体上加工完成的，而内质网和高尔基复合体存在 于真核细胞中，大肠杆菌是原核生物，细胞中不含有这 两种细胞器。
[思路点拨]
[解析] 分析该是逆转录酶；A、 C 过程虽然都能获得含目的基因的菌株，但 C 中无内含子对应 的序列，所以不可以使用同一种探 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。
1.2
基因工程的基本操作程序
目的基因的获取
[自读教材·夯基础]
1．目的基因 (1)主要是指 编码蛋白质 的基因。 (2)也可以是一些具有 调控作用 的物不同基因的许多 _D__N_A__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。 ②
(4)EcoRⅠ和 BamHⅠ
(1)切割目的基因和载体时并非只能用一种酶，但 无论用几种酶，一般都用相同种类的酶切割目的基因和 载体。
(2)启动子≠起始密码，终止子≠终止密码。 启动子和终止子位于基因结构的非编码区，起始密 码和终止密码位于 mRNA 上。
目的基因的导入和检测
[例 3] 农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然 条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。 下面是农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题：
高中生物人教版选修专题同步教学课件基因工程的基本操作程序 PPT
1个DNA分子进行PCR扩增,循环4次, 理论上至少需要几个引物？
(24-1)×2=30
2×(2n-1)(n为循环次数)
PCR总结: PCR体系基本组成成分
n模板DNA n 特异性引物
一对寡核苷酸序列:与目得 基因得起始段互补
n耐热DNA聚合酶
n dNTPs
n Mg2+
PCR总结: PCR得基本反应步骤
蛋白质得氨基酸序列 推测
mRNA得核苷酸序列 推测
结构基因得核苷酸序列 化学合成
目得基因
上述三种目得基因提取得方法有何优缺点？
鸟枪法 反转录法
优点
操作简便 广泛使用
专一性强
缺点
工作量大,盲目,分离出来 得有时并非一个基因
操作过程麻烦,mRNA很不稳 定,要求得技术条件较高
根据已知氨基酸 专一性最强 仅限于合成核苷酸对较
PCR得基本原理
Taq
Taq
Taq
• •
PPCCRR反过应程95条℃件
• PCR得特点
50℃
Taq
72℃
PCR得基本原理
第2轮结束
• •
PPCCRR反过7应程2条℃件
• PCR得特点
① 概念:PCR全称为__聚__合__酶__链__式__反__应_,就是一项 在生物_体__外_复制_特__定__D_N_A_片__段_得核酸合成技术。
思考:作为基因工程表达载体,只需含有目得基因就 可以完成任务吗？为什么？(P15)
不可以。
因为目得基因在表达载体中得到表达并发挥作用, 还需要有其她控制元件,如启动子、终止子和标记基 因等。
必须构建上述元件得主要理由就是:
(1) 生物之间进行基因交流,只有使用受体生物自身基因得启 动子才能比较 入受体生物中无法转录; (3) 目得基因就是否导入受体生物中需要有筛选标记;
2018-2019学年高二生物人教版选修三教师用书：1.2 基因工程的基本操作程序 Word版含答
姓名，年级：时间：一、基因工程的基本操作程序（错误!）二、目的基因的获取(错误!）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．获取方法(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.(3）人工合成法：适于合成基因较小,且核苷酸序列已知的目的基因.三、基因表达载体的构建（错误!）1.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。
2．组成及作用（连线)四、将目的基因导入受体细胞错误!1．转化的概念: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．将目的基因导入不同受体细胞的方法(连线)五、目的基因的检测与鉴定（错误!)[共研探究］获取目的基因是实施基因工程的第一步，随着科学技术的发展，目前获取目的基因的常用方法有以下几种.阅读教材相关内容，结合提供的资料，完成下面的思考。
1．从基因文库中获取目的基因(1）基因文库的含义: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)基因文库的种类①基因组文库：包含一种生物的所有基因.②部分基因文库：只包含一种生物的部分基因，如cDNA文库。
(3)从基因文库中获取目的基因的依据根据目的基因的有关信息，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,以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因.2．利用PCR技术扩增目的基因(1）概念:PCR是多聚酶链式反应的缩写，它是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术.（2)原理:DNA双链复制。
(3)前提条件：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引物)。
（4）扩增过程：目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下进行延伸，如此重复循环多次。
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1．2基因工程的基本操作程序1．掌握目的基因获取的常见方法。
(难点)2．学会基因表达载体构建的方法和要求。
(重点)3．理解目的基因导入受体细胞的方法。
(重点)4．掌握目的基因检测与鉴定的具体操作。
(重、难点)目的基因的获取1．目的基因(1)主要是指编码蛋白质的基因。
(2)一些具有调控作用的因子。
2．获取方法(1)从基因文库中获取①基因组文库：含有一种生物所有的基因。
②部分基因文库：含有一种生物的一部分基因，如cDNA文库。
(2)利用PCR技术扩增目的基因①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原理：DNA双链复制。
③条件：引物、DNA模板、Taq酶、四种脱氧核苷酸。
④过程。
a．目的基因DNA受热变性后解链为单链(90～95 ℃)。
b．引物与单链相应互补序列结合(55～60 ℃)。
c．在DNA聚合酶作用下进行延伸(70～75 ℃)。
d．重复循环多次。
⑤结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成指数形式扩增(约为2n)。
(3)人工合成法①条件：基因比较小，核苷酸序列已知。
②方法：通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。
[合作探讨]探讨1：基因组文库和部分基因文库有什么区别？提示：基因组文库包含一种生物的全部基因，部分基因文库只包含一种生物的一部分基因。
探讨2：PCR过程中需要解旋酶吗？所需要的DNA聚合酶应具有什么特点？提示：PCR过程中，DNA双链解开是在高温下完成的，不需要解旋酶；由于PCR过程温度较高，所以需要能耐高温的DNA聚合酶。
探讨3：什么样的基因适合用DNA合成仪直接人工合成？提示：基因比较小，且核苷酸序列已知。
[思维升华]1．目的基因获取方法的选择(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过用受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中去获取目的基因。
(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法人工合成。
(3)如果只知道扩增目的基因的两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，则可以通过PCR技术扩增目的基因。
2．目的基因获取过程的比较(1)基因组文库：供体生物→全部DNA→DNA片段→受体菌群→目的基因(2)cDNA文库：供体生物→mRNA→cDNA→受体菌群→目的基因(3)PCR技术：目的基因→大量目的基因(4)人工合成：蛋白质的氨基酸序列→mRNA核苷酸序列→DNA核苷酸序列→目的基因3．PCR技术与DNA复制的比较比较项目DNA复制PCR技术区别解旋方式解旋酶催化DNA在高温下变性解旋场所细胞内(主要在细胞核内) 细胞外(主要在PCR扩增仪中)酶解旋酶、DNA聚合酶耐热的DNA聚合酶温度细胞内温和条件控制温度，需55 ℃～95 ℃高温结果合成DNA分子合成DNA片段或基因联系(1)模板：均需要脱氧核苷酸双链作为模板(2)原料：均为四种脱氧核苷酸(3)酶：均需DNA聚合酶(4)引物：都需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸1．下列获取目的基因的方法中需要模板的是()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③反转录法④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成DNAA．①②③④B．①②③C．②③④D．②③【解析】PCR技术利用的是DNA双链复制原理，即将DNA双链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。
反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板，在反转录酶的作用下，先反转录形成互补的单链DNA，再合成双链DNA。
①④则均不需要模板。
【答案】 D2．下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中，不正确的是()【导学号：72240004】A．cDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程B．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同C ．cDNA 文库中的基因都没有启动子D ．一种生物的cDNA 文库可以有许多个，但基因组文库只有一个 【解析】 由于基因转录时只有编码区段才能转录，所以以mRNA 反转录成的DNA 就只有外显子区段，而缺少内含子和启动子等非编码区段，和原来的基因结构不相同。
【答案】 B基 因 表 达 载 体 的 构 建 与 转 化(一)基因表达载体的构建——核心 1．基因表达载 体的组成⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧目的基因启动子⎩⎨⎧位置：基因的首端功能：是RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 终止子⎩⎨⎧ 位置：基因的尾端功能：终止转录标记基因：鉴别受体细胞中是否含有 目的基因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，并且可以遗传给下一代。
(2)使目的基因表达和发挥作用。
(二)将目的基因导入受体细胞1．转化含义：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．转化方法 (1)导入植物细胞 ①最常用方法农杆菌转化法：双子叶植物或裸子植物。
②其他方法a．基因枪法：单子叶植物。
b．花粉管通道法。
(2)导入动物细胞①常用方法：显微注射技术。
②常用受体细胞：受精卵。
(3)导入微生物细胞①方法a．用Ca2＋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(这种细胞称为感受态细胞)。
b．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子。
②受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。
③原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。
[合作探讨]探讨1：用于构建基因表达载体的质粒为什么必须具有启动子和终止子？启动子和终止子与起始密码和终止密码是一回事吗？提示：导入到受体细胞的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。
不是一回事，启动子和终止子都在DNA上，在遗传信息转录时起作用。
启动子是启动转录的开始，终止子是DNA 分子上决定转录停止的一段DNA序列，其组成单位都是脱氧核苷酸。
而起始密码子和终止密码子都是mRNA上三个相邻碱基。
起始密码子决定翻译的开始，终止密码子决定翻译的停止。
探讨2：农杆菌转化法利用了农杆菌的什么特性？提示：农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的染色体DNA上。
探讨3：植物基因工程常用的受体细胞为什么可以是体细胞，而动物基因工程一般只用受精卵？提示：植物体细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程形成完整植物体，因此受体细胞可以是体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，因此动物基因工程中的受体细胞一般只用受精卵。
[思维升华]1．基因表达载体的构建过程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，形成一个重组DNA分子(重组质粒)。
构建过程如下图所示：2．将目的基因导入受体细胞的方法比较生物类型植物动物微生物受体细胞体细胞受精卵原核细胞常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法转化过程以农杆菌转化法为例：将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上↓转入农杆菌中↓导入植物细胞↓整合到受体细胞的DNA上提取含目的基因的表达载体↓显微注射↓受精卵发育↓具有新性状的个体Ca2＋处理细胞↓感受态细胞↓基因表达载体与感受态细胞混合↓感受态细胞吸收DNA分子1．下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是() A．需要限制酶和DNA连接酶B．必须在细胞内进行C．抗生素抗性基因可作为标记基因D．启动子位于目的基因的首端【解析】基因表达载体的构建是指目的基因与载体结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶将相同的末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基因(鉴别受体细胞中是否含有目的基因，如抗生素抗性基因)。
【答案】 B2．采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是() 【导学号：72240005】①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养④将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵A．①②B．②③C．③④D．①④【解析】本题以抗虫棉培育为材料背景，主要考查基因操作中的第三步——将目的基因导入受体细胞。
导入目的基因必须选择恰当的载体，以保证导入目的基因不被受体细胞降解，并成功地实现复制、转录和翻译。
【答案】 C目的基因的检测与鉴定1．分子水平检测(1)检测转基因生物DNA上是否插入了目的基因。
方法：DNA分子杂交技术。
(2)检测目的基因是否转录出mRNA。
方法：分子杂交技术。
(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质。
方法：抗原—抗体杂交技术。
2．个体水平鉴定包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性及抗性程度。
基因工程产品需要与天然产品活性进行比较等。
[合作探讨]探讨1：目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键是什么？如何检测？提示：目的基因是否插入受体细胞的染色体DNA上，这是其能否在真核生物中稳定遗传的关键。
检测方法是采用DNA分子杂交技术。
探讨2：什么是基因探针？如何检测目的基因是否开始发挥功能？提示：基因探针是用放射性同位素标记的目的基因的单链DNA片段。
从转基因生物中提取mRNA，用标记的目的基因作探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA，意味着目的基因开始发挥功能。
探讨3：检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的最简便的方法是什么？提示：用叶片饲养棉铃虫，观察棉铃虫是否死亡。
[思维升华]目的基因的检测与鉴定在不同方面的比较类型步骤检测内容方法结果显示分子检测导入检测目的基因是否导入受体细胞DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带表达检测目的基因是否转录出mRNA核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间)是否成功显示出杂交带目的基因是否翻译出蛋白质蛋白质分子杂交(抗原和抗体之间)是否成功显示出杂交带个体生物①确定是否①抗虫或抗病是否赋予了预期学水平的鉴定具有抗性及抗性程度②基因工程产品与天然产品的活性是否相同的接种实验②基因工程产品与天然产品活性的比较抗性或蛋白质活性1．DNA探针是利用放射性同位素等标记的特定DNA片段。
当DNA探针与待测的非标记单链DNA(或RNA)按碱基顺序互补结合时，形成标记DNA—DNA(或标记DNA—RNA)的双链杂交分子，可检测杂交反应结果。
用某人的胰岛素基因制成DNA探针，能与之形成杂交分子的是()【导学号：72240006】①该人胰岛A细胞中的DNA②该人胰岛B细胞中的mRNA③该人胰岛A细胞中的mRNA④该人肝细胞中的DNAA．①③④B．①②③C．①②④D．②③④【解析】DNA单链能与其互补链及其转录产生的mRNA分子互补配对而形成杂交分子；人体细胞中都有胰岛素基因，但此基因只有在胰岛B细胞中才能得到表达。