1.2基因工程的基本操作讲解学习

1.2基因工程的基本

操作

1.2基因工程的基本操作程序

一、教材分析

《基因工程的基本操作程序》是人教版选修3专题1基因工程中第2节内容，本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工程的应用》。

对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中采用形象化得呈现方式简述了基因工程基本操作程序的四个步骤。例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把cDNA文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和掌握。此外，在教材处理中还呈现主干，割舍枝杈，将非主干内容以《生物技术资料卡》、《拓展视野》等方式呈现，做到有主有次。二、学情分析

学生经过上一节的学习已经掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等知识，具备学习基因工程的基本操作程序一节的基础；而且经过一年必修教材的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题和运用概念图等生物学语言归纳结论等方面的能力。

三、教学目标

知识与技能：

1.简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程

2.简述基因工程的原理和基本步骤

能力目标

1.学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法

2.尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案

情感态度与价值观

1.关注基因工程的发展

2.认同基因工程的应用促进生产力的提高

四、教学重点与难点

教学重点

基因工程基本操作程序的四个步骤

教学难点

⑴从基因文库中获取目的基因

⑵利用PCR技术扩增目的基因

五、教学过程：

第1课时

（一）、目的基因获取：

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因子。2．获取方法

(1)从基因文库中获取：

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。

②

(2)利用PCR技术扩增目的基因：

①原理：DNA复制。

②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引物。

③条件：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸。

④过程：

(3)人工合成法：

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。

【特别提醒】

(1)基因工程操作中，只有使用受体生物自身基因的启动子才比较有利于基因的表达。

(2)通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体细胞中无法转录。

(3)热稳定DNA聚合酶(Taq聚合酶)能在高温下保持其活性，是PCR技术关键的工具之一。

【合作交流与讨论】

1．探讨基因文库、基因组文库、cDNA文库之间的关系。

提示：基因组文库含有一种生物的全部基因，而cDNA文库只含有一种生物的部分基因，二者都是基因文库。

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。

【设计意图】：请学生们读图、读教材，思考与回答，与老师一起小结，培养学生获取知识的能力。

（二）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。

(2)基因表达载体组成：

第2课时：基因工程的基本操作程序

回顾复习：

1.目的基因获取的三种方法。

2.基因表达载体的构成。

【设计意图】：回顾上节课知识点，做到温故之新。

新课内容：

（三）将目的基因导入受体细胞

（1）导入植物细胞的方法：

①农杆菌转化法：

②基因枪法：常用于单子叶植物。

③花粉管通道法：目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。

（2）导入动物细胞：

①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原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。

②方法：感受态细胞法，即用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)。

【合作探究学习】

1．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．为什么植物的体细胞可以作为受体细胞，而动物的体细胞不能作为受体细胞？

提示：植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物体细胞全能性受到限制，不能发育为一个新个体，因此动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。

3．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体上加工完成的，而内质网和高尔基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。

【设计意图】：提出问题引导学生阅读、讨论。一培养学生的探究学习能力，也促学生积极主动地学习、转变学习方式。

（四）目的基因的检测与鉴定

1.分子水平的检测[连线]

2．个体水平的鉴定

（1）抗虫或抗病的接种实验。

（2）对基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较。