第六章第二节基因工程
第一课时基因工程的原理
一、教学目标
（一）知识与技能：1、说出基因工程的概念。
2、概述基因工程的基本工具。
3、概述基因工操作的基本步骤。
（二）过程与方法：以具体实例讲述，利用教具，使学生体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
（三）情感、态度与价值观：理解基因工程的出现使人类可以按照自己的意愿定向的改造生物，培育出新品种。
二、教学重难点
（一）重点：1、基因工程的基本原理。
2、基因工程的主要步骤。
（二）难点：基因工程的基本原理。
三、教学理念和设计思路
本节课不仅是简单地让学生记住基因工程的原理和步骤，而是要将探究性学习和教学方法整合其中，充分应用生活常识和前面学过的知识引导学生思考基因工程的原理和步骤。
四、学情分析
学生已经学习了关于基因的部分基础知识，通过大众媒体以及市面销售的食品中，对基因工程也有所关注，但是学生对基因工程的原
理、具体操作过程了解并不多。再家还是那个基因工程是在分子水平上进行操作的，过程细微、抽象，因此，学生在基因工程的学习上会比较吃力，难以理解。
五、教学过程
第2节基因工程及其应用 孝义三中高一生物组张文 一、教材内容分析 基因工程是现代四大生物工程之一。《基因工程及其应用》是人教版高中生物必修2第6章第2节内容。本节内容主要包括三个方面，分两课时讲授。第1课时简要介绍“基因工程的原理”，第2课时介绍“基因工程的应用”及“转基因生物和转基因食品安全性”。本节内容是对前面所学育种内容的补充，是即贴近生活又远离生活的微观内容。由于在选修3中还有基因工程的介绍，因此本节的要求相对简单一些。 二、学情分析 对于基因操作的工具和基本步骤，内容抽象和复杂，学生接触少，会出现掌握不好，甚至理解错误的情况。虽然经过必修1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，尽量通过生活化打比喻的方式和模型建构活动及采用多媒体动画形象化教学，并在教师引导下适时加强学生解决问题和运用图解等生物学语言归纳结论等方面的能力。切记不可讲的太多。 三、教学目标 1、简述基因工程的基本概念； 2、简述基因工程的基本工具； 3、简述基因工程的基本操作步骤； 4、通过基因工程的简介，鼓励学生积极探索新知和科学创新，树立一分为二的辩证唯物主义思想； 四、教学重点、难点分析 教学重点：基因工程的基本原理（概念、工具、操作步骤） 教学难点：基因工程的基本原理 五、教学思路 本节课主要解决如下几个问题：1）什么是基因工程？2）基因工程的主要原理是什么？3）基因工程的操作过程如何？4）基因工程有哪些方面的应用？如何看待转基因食品？由于本节内容和前面的育种内容联系比较紧密，因此可以让学生回顾前面几种育种方法的成果，再通过情景展现传统育种方法所不能达到的地方，进而引出基因工程，通过列举生活中的转基因成果让学生知道基因工程就在我们身边。而后通过与学生们所熟知的器官移植做对比，让学生理解基因工程的本质和操作过程。通过对转基因食品的讨论让学生树立辩证唯物主义观念。 六．教学策略及教学媒体 根据激趣原则，通过展示色彩绚丽的转基因生物图片入手，引出基因工程的概念，采取“引导—互动—探究”模式，即采用师生互动探究式教学，借助老师生活化打比喻和多媒体动画并安排学生制作模型活动从而使抽象的课程内容具体化，直观化和形象化。 七、教学设计流程图第1课时“基因工程的原理”
植物基因工程实验技术
编者: 赵 燕
主审: 张学文
湖南农业大学植物科学实验教学中心
2007 年 4 月
前
言
基因工程是现代生物技术的核心, 也是现代分子生物学研究的重 要手段. 掌握基因工程技术对于生物技术专业及其它生物学相关专业 学生都很重要. 基因工程本身是由一系列分子生物学操作技术组成的系统性技 术体系,本实验指导侧重于 DNA 重组操作,将基因工程操作的常用 和核心技术组织起来, 以为我校生物技术本科生及有关专业研究生基 因工程实验提供简单而明确的指导. 为适应基因工程的飞速发展,一些生物技术公司匠心独运,开发 出专门的试剂盒,使一些复杂的实验操作简单化了.这对于实验者来 说自然是好事,但也使实验者动手胜于用脑.对于实验人员来说,一 定应知其然并知其所以然, 才会在实验中运用自己的知识予以创新性 的发展.期望本实验指导不成为实验中的教条.
编
者
2007 年 4 月
1
目
实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 附录:
录
大肠杆菌的对照培养,单菌落的分离及菌种保存 ...............3 强碱法小量制备质粒 DNA.....................................................5 琼脂糖凝胶电泳......................................................................7 植物总 DNA 的提取,纯化和检测 ........................................9 DNA 的 PCR 扩增................................................................. 11 植物总 RNA 的分离 .............................................................15 RT-PCR..................................................................................17 体外重组分子的构建,筛选及检测.....................................21 植物表达载体的构建,筛选及检测.....................................22 植物遗传转化技术 ................................................................23 实验中常用的仪器与器皿 .....................................................24
2
2021年-2022年最新【优化设计】2015-2016学年高中生物 1.3基因工程的应用教案新人教 版选修3 教学建议 1.本节可将教材中提供的实例列表总结,给出具体的转基因生物,指导学生整理教材中提供的信息,填写出相应的目的基因及其来源,增强学生分析、处理信息的能力。 2.将“基因工程的概念与原理”与本节内容一起学习,加强学生对基因工程概念的理解,通过一个又一个转基因生物实例,能更好理解“DNA分子水平”“定向改造生物性状”“基因重组”等基因工程这一概念中的关键词。既能学好概念,反过来又能帮助学习基因工程的实例。 3.教材中的一些难点,如关于乳腺生物反应器、工程菌、基因治疗等,可适当讲解。关于乳腺生物反应器,其基本过程与其他转基因动物操作过程相同,不同之处可单独提出,如需要使用乳腺组织中特异表达的启动子。关于工程菌,可结合基因工程操作程序以及微生物生长和代谢的特点,说明用其生产药物的优越性。关于基因治疗,可结合教材中的具体实例归纳出大致治疗过程。 参考资料 基因治疗 1.基因治疗的定义 基因治疗狭义上指用具有正常功能的基因置换或增补患者体内有缺陷的基因,从而达到治疗疾病的目的。而广义上指把某些遗传物质转移到患者体内,使其在体内表达,最终达到治疗某种疾病的方法。 2.基因治疗的分类 (1)基因治疗按基因操作方式分为两类,一类为基因修正和基因置换,即将缺陷基因的异常序列进行矫正,对缺陷基因精确地原位修复,不涉及基因组的其他任何改变。通过同源重组即基因打靶技术将外源正常的基因在特定的部位进行重组,从而使缺陷基因在原位特异性修复。另一类为基因增强和基因失活,是不去除异常基因,而通过导入外源基因使其表达正常产物,从而补偿缺陷基因等的功能;或特异封闭某些基因的翻译或转录,以达到抑制某些异常基因表达的目的。 (2)按靶细胞类型又可分为生殖细胞基因治疗和体细胞基因治疗。广义的生殖细胞基因治疗以精子、卵子和早期胚胎细胞作为治疗对象。由于当前基因治疗技术还不成熟,以及涉及一系列伦理学问题,生殖细胞基因治疗仍属禁区。在现有的条件下,基因治疗仅限于体细胞基因治疗。 3.基因治疗的基本步骤 (1)目的基因的转移:在基因治疗中迄今所应用的目的基因转移方法可分为两大类:病毒方法和非病毒方法。基因转移的病毒方法中,RNA和DNA病毒都可用作基因转移的载体。常用的有反转录病毒载体和腺病毒载体。转移的基本过程是将目的基因重组到病毒基因组中,然后让重组病毒感染宿主细胞,以使目的基因能整合到宿主基因组内。非病毒方法有磷酸钙沉淀法、脂质体转染法、显微注射法等。 (2)目的基因的表达:目的基因的表达是基因治疗的关键之一。为此,可运用连锁基因扩增等方法适当提高外源基因在细胞中的拷贝数。在重组病毒上连接启动子或增强子等基因表达的控制信号,使整合在宿主基因组中的新基因高效表达,产生所需的某种蛋白质。 几个重要概念 1.干扰素:是指动物或人体受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白,几乎能抵抗所有病毒引起的感染。 2.外毒素:病原体产生的代谢产物,成分是蛋白质,抗原性强,刺激人体产生抗毒素。 3.抗生素:以前称抗菌素,微生物(细菌、真菌、放线菌)产生的代谢产物,干扰其他微生物细胞生长、发育,用于治疗细菌感染。 1
农杆菌介导的植物转基因技术 一、实验目的 1 了解低温离心机、恒温振荡培养箱、超净工作台等仪器的使用。 2 学习真核生物的转基因技术及农杆菌介导的转化原理；掌握农杆菌介导转化植物的实验方法，了解转基因技术的操作流程。 二、实验原理 农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤。农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将 T-DNA插入到植物基因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。 实验一培养基配制 一、仪器和试剂 1、仪器：高压灭菌锅，超净工作台 2、药品：Beef extract （牛肉浸膏） 5g/L ，Yeast extract （酵母提取物） 1g/L ，Peptone （蛋白胨） 5g/L ，Sucrose （蔗糖） 5g/L ，MgSO4.7H2O 0.4g/100ml ，Agar （琼脂）1.5g/100ml，MS粉，有机溶液，肌醇，Fe盐，NAA（萘乙酸），6-BA （6-苄氨基腺嘌呤），卡那霉素（kan），利福平（rif ），链霉素（str ）。 二、实验方法 第一组配制YEB固体培养基 1、配制250mlYEB固体培养基：先称取1.25g Beef extract （牛肉浸膏）； 1.25g Peptone （蛋白胨）；0.25g Yeast extract （酵母提取物）；1.25g Sucrose
（蔗糖）;1g MgS04.7H2O琼脂粉3.75g ;将上述药品置于250ml三角瓶中，用量筒称取 200ml蒸馏水将其溶解混匀，然后再定容至250ml,用NaOH调pH=7.4。 2、灭菌：将盛有250ml 培养基的三角瓶封口，在三角瓶表面写清培养基名称，用高压灭菌锅进行灭菌。 3、抗生素的加入：高压灭菌后，待培养基温度降到50-60 C时（手可触摸）加入已经过滤好的抗生素（100用/ml kan+50⑷/ml Str+ 50旧/ml rif ）,以免温度过高导致抗生素失效。 4 、倒板：将抗生素与培养基混匀，每个平皿倒15ml 培养基，可以倒16个平皿，倒完后打开平皿盖，在紫外灯下照10min,等待培养基凝固，盖上平皿盖，封口备用。 第二组配制YEB液体培养基 1、配制500mlYEB液体培养基：先称取2.5g Beef extract （牛肉浸膏）;2.5g Peptone （蛋白胨）; 0.5g Yeast extract （酵母提取物）; 2.5g Sucrose （蔗糖）; 2g MgSO4.7H2O将上述药品置于500ml三角瓶中，用量筒称取450ml蒸馏水将其溶解混匀，然后再定容至500ml，用NaOH调pH=7.4。 2、灭菌：将盛有500ml 培养基的三角瓶封口，在三角瓶表面写清培养基名称，用高压灭菌锅进行灭菌。 3、抗生素的加入：高压灭菌后，待培养基温度降到50-60 C时（手可触摸）加入已经过滤好的抗生素（100用/ml kan+50⑷/ml Str+ 50旧/ml rif ），以免温度过高导致抗生素失效。 4 、分装：将培养基分别分装到试管和三角瓶中，每个试管中分装5ml，分 装12个试管。每个三角瓶中倒入35ml，共12个三角瓶。 5、分装好后，封口备用。 第三组配制MS液体培养基 1、配制500mlMS液体培养基：先在500ml三角瓶中加入400ml蒸馏水，称取2.15gMS 粉置于蒸馏水中，搅拌均匀；再向其中加入5ml 100倍Fe盐浓缩液；5ml100倍肌醇浓缩液；5ml有机溶液的混合液，然后混匀定容至500ml,用NaOH 调pH=5.8。
课例研究教案 （精品教案） 基因工程及其应用 授课人： 日期：
高中生物《分子与细胞》 第6章第2节 基因工程的工具 学习者水平分析： 本节课授课对象是高二年级学生。通过上一节课的学习，学生已经学习了基因工程的概念，为本节课的学习奠定了知识的基础，但是基因工程的工具是基于分子水平上的，知识内容抽象，学生难以直接进行实践操作和直观看到操作结果，加之该部分是本节的重难点，学生理解和学习起来较为困难。 教学内容分析： 基因操作的工具是本节内容的重难点，也是在基因工程概念的学习基础之上进行的，对接下来基因工程的步骤的学习起关键的作用，基因操作的工具包括基因的剪刀—限制性核酸内切酶；基因的针线—DNA连接酶；基因的运载体。基因操作的工具细微抽象，较难理解与应用。 教学目标： 1.知识目标：1）阐明限制酶和连接酶的作用特点。 2）说出常用的运载体及其特点。 2.能力目标：运用基因工程的基本工具，培养分析、推理、归纳、总结等思维能力。 3.情感态度与价值观目标：1）参与基因工程相关热点问题的讨论。 2）养成创新思维，培养科学思考问题的能力。 教学重点： 1.阐明限制酶和连接酶的作用特点。 2.说出常用的运载体及其特点。 教学难点：阐明限制酶和连接酶的作用特点。 教学方法：讲授法，谈话法，讨论法，演示法。 教学媒体：幻灯片，教具，教学动画演示。
教学过程： 教学环节教师行为学生行为设计意图 导入新授新闻：中国农科院专家郭三堆，因 成功研制具有自主知识产权的三 系杂交转基因抗虫棉，而当选为 CCTV 2013年度科技创新人物。 想一想：将抗虫基因移植到棉花的 细胞中，使棉花具有抗虫害的作 用，这项工作是在DNA分子水平上 进行的操作。假如你作为一名研究 者来完成这一项工作，那么你会采 取什么工具呢？ 带着这些问题，我们开始本节课的 学习，第六章第2节第二课时基因 工程的工具。（板书） 通过预习，基因工程有三大基因的 工具，基因的剪刀，基因的针线， 运载体。接下来我们逐一进行学习 首先我们要把抗虫基因从苏云金 芽孢杆菌中提取出来，抗虫基因是 苏云金芽孢杆菌中的一段基因，要 获取抗虫基因是不是相当于用一 把剪刀把它从一大段基因中截取 下来呢？但是细胞是很小的，一般 直径只100nm到150nm，用剪刀剪, 显然是不现实的，那我们怎么办 呢？这就要用到基因工程的第一 结合实例，回顾相关知 识，思考问题。 思考要完成转基因抗虫 棉要用到的工具。 思考基因的剪刀—限制 性核酸内切酶的作用特 点。 结合新闻，联系旧知 识，引发对本节课内 容的思考，激起学生 好奇心。 启发学生思考。 引出基因的剪刀— 限制性核酸内切酶 的学习。
《基因工程及其应用》教学设计 一、总体设计指导思想 本节课突出对学生科学素质的培养，精心设计课堂教学，将科学探究的过程作为本节课的教学主线，以求让学生亲身参与、体验科学探究的过程，从而培养学生的科学精神和科学素养。 二、教材分析 基因工程是现代生物科技中的热点，逐渐对人类的生产和生活产生巨大的影响，所以该内容被录入了现行的高中生物必修教材中，并且在选修教材中有更详细的阐述。学习这一内容，既有助于学生对这一前沿科技的了解，也能让学生对科学、技术、社会三者的关系有更深入的理解，还能为学生的人生规划和发展提供一种新的视角。本课学习的基因工程操作的原理及教材概括的基本步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的表达与检测这四个步骤，都可以在必修1和必修2中找到理论基础。但基因工程是在分子水平的操作，操作过程细微，抽象，实验现象看不见也摸不着，只凭教师讲述是很枯燥并较难讲清，学生也难以理解。教学内容的呈现还具有一定的开放性，展示了对转基因食品安全性问题认识的不同观点，引导学生对转基因生物和转基因食品的安全性问题的关注、思考和交流。 三、教学目标 （一）知识与技能 ①知道基因工程的概念 ②掌握基因工程操作的基本工具 ③理解基因工程操作的基本步骤 ④举例说出基因工程的应用 （二）过程与方法 ①通过对概念、原理、方法的理解和掌握，逐步形成分析、综合等思维能力，具备运用学到知识评价和解决实际问题的能力。 ②通过引导学生网上探究，引导学生主动参与，培养收集处理信息的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。 （三）情感态度与价值观 ①形成结构与功能相统一的基本观点。 ②培养理论联系实际的良好学风，培养爱国主义热情。 ③关注科学与社会。
《基因工程及其应用》说课稿 一、说教材 《基因工程及其应用》是人教版生物必修2第六章第二节内容。学生们在几章中已经学习了基因的本质,基因的表达,对基因有一定的感性认识。为学生学习本节内容做到铺垫的作用。 本节的教学内容是在学生对基因有一定的理解的基础上,引入基因工程,让学生了解基因工程在生活中的运用,激发学生的求知欲。在教学内容的组织上体现了学科内在逻辑性与学生认识规律的统一。 二、说教学目标 根据本教材的结构和内容分析,结合着学生他们的认知结构及其心理特征,我制定了以下的教学目标: 1、知识目标:掌握基因工程的概念、原理;基因操作的工具及其操作过程。 2、能力目标:培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。 3、情感目标:培养学生实事求是的科学态度及从微观到宏观,从现象到本质的科学 的研究方法;培养学生严谨的学习态度和思维习惯。 三、说教学的重、难点 本着高二新课程标准,在吃透教材基础上,我确定了以下的教学重点和难点 1、教学重点
基因工程的基本原理,基因操作的工具,基本步骤及其应用。 2、教学难点 基因工程的基本原理,基因工程的应用及其安全性。 四、说教法 围绕本节课的教学目标和教学重点,采用了观察法、演示法、讨论法、实践法等多种教学方法,积极创设一个可以让学生在轻松愉快的氛围中,去主动探求知识的过程。在教学过程中,开展师生互动、生生互动,体现出以学生为主体,教师为主导的主动探究式教学理念。 五、说学法 在本节课中,学生将通过多种途径,如:观察、阅读、思考、分析、讨论、实践等等,来开展学生之间的协作学习和自主学习,形成以学生为主体的教学模式。 六、说教学过程 在这节课的教学过程中,我注重突出重点,条理清晰,紧凑合理。各项活动的安排也注重互动、交流,最大限度的调动学生参与课堂的积极性、主动性。 1、导入新课: 提问:各种生物间的性状千差万别这是为什么呢? 引导:生物体的不同性状是通过基因特异性表达而形成的。 列举:几种生物的不同性状:够吐出丝;豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气;
基因工程及其应用》教学设计 一、总体设计指导思想 本节课突出对学生科学素质的培养，精心设计课堂教学，将科学探究的过程作为本节课的教学主线，以求让学生亲身参与、体验科学探究的过程，从而培养学生的科学精神和科学素养。 二、教材分析 基因工程是现代生物科技中的热点，逐渐对人类的生产和生活产生巨大的影响，所以该内容被录入了现行的高中生物必修教材中，并且在选修教材中有更详细的阐述。学习这一内容，既有助于学生对这一前沿科技的了解，也能让学生对科学、技术、社会三者的关系有更深入的理解，还能为学生的人生规划和发展提供一种新的视角。本课学习的基因工程操作的原理及教材概括的基本步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的表达与检测这四个步骤，都可以在必修1和必修2中找到理论基础。但基因工程是在分子水平的操作，操作过程细微，抽象，实验现象看不见也摸不着，只凭教师讲述是很枯燥并较难讲清，学生也难以理解。教学内容的呈现还具有一定的开放性，展示了对转基因食品安全性问题认识的不同观点，引导学生对转基因生物和转基因食品的安全性问题的关注、思考和交流。 三、教学目标 （一）知识与技能 ①知道基因工程的概念 ②掌握基因工程操作的基本工具 ③理解基因工程操作的基本步骤 ④举例说出基因工程的应用 （二）过程与方法 ①通过对概念、原理、方法的理解和掌握，逐步形成分析、综合等思维能力，具备运用学到知识评价和解决实际问题的能力。 ②通过引导学生网上探究，引导学生主动参与，培养收集处理信息的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。 （三）情感态度与价值观 ①形成结构与功能相统一的基本观点。 ②培养理论联系实际的良好学风，培养爱国主义热情。 ③关注科学与社会。 四、教学重难点
6.2基因工程及其应用教学设计案例 基因工程及其应用 --案例 一、教学目标的确定 课程标准中与本节内容相对应的具体内容标准是："关注转基因生物和转基因食品的安全性"，这也是本节要达成的主要教学目标。课程标准并未明确指出本章要讲述基因工程的内容，考虑到本章教材知识体系的完整性，以及学生达成上述目标所需要的知识基础，本节还将"简述基因工程的基本原理"，"举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用"作为教学目标。 二、--思路 第一课时--流程图如下。 第二课时--流程图 如下。 三、教学实施的程序 教师组织引导 学生活动 教学意图 教师通过图 片和音像资料展示基因工程产品，如种子、水果、疫苗或药物等，
引入课题。教师利用"问题探讨"，提出问题，组织学生讨论、交流看法。 ·为什么能把一种生物的基因"嫁接"到另一种生物上？ ·推测这种"嫁接"怎样才能实现？ ·这种"嫁接"对品种的改良有什么意义？ 教师小结：从杂交育种的局限性切入，人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。说明本节教学目标。 教师肯定学生合理的想法，引发思考。 "你的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你的设想呢？" 教师用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具：剪刀、针线、运载体等。并用问题启发学生："你能想像这种‘剪刀加浆糊’式的‘嫁接’工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？" 以ecor i为例，构建重组dna分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。教师交代清楚ecor i是已发现的500多种限制性内切酶中的一种，它是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割dna分子的酶。它的特殊性在于，它在dna 分子内部"下剪刀"，专门识别dna分子中含有的"gaattc"这样的
基因工程及其应用文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
第2节基因工程及其应用（第1课时）知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA 重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究
传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的 水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是 指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？ 七、基因重组与基因工程比较
第2课时 ●教学过程 ［课前准备］ 1.教师准备 （1）教师将听证会规则、程序、角色扮演的程序和具体要求以及评价标准复印好，分发给各学习小组。 （2）教师整理《转基因生物和转基因食品利弊争论的要点》，印发给各学习小组。 （3）收集转基因生物和转基因食品安全性的资料信息，转基因生物技术的利弊关系的资料，请有关专家学者到学校做有关基因工程知识的讲座。 （4）教师设计并参与制作计算机教学课件，在校园网上制作网页，查找大量资料，完善网页内容，建立内容丰富的“基因工程知识资源库”。 （5）教师根据学生的资料准备状况、知识的准确性、抢答的积极性、讲述的条理性、姿态的自然性、课件的美观性编制《学生听课记录和评价表》。 （6）教师编制《研究性学习课题研究专题报告》。 2.学生准备 （1）学生预习教材，对教材中的内容做宏观地了解。 （2）利用课余时间，通过看书、看报及看电视，收集有关基因工程的成果与发展前景的资料或信息并制成课件，也可以走访有关的专家、学者了解该内容。 （3）分组预习并完成教师下发的有关资料。 （4）按听证会的要求摆好课桌椅，根据各小组的选择按辩论的正方和反方分成左右两个大组。 ［情境创设］ 教师：通过课件向学生展示基因工程给人类带来巨大成就的图片。同时述说如下：基因工程自1973年诞生后，由于基因工程技术具有可以直接控制基因，将基因从一个物种转移至另一个物种，创造出新的物种或新的品种的显著特点，也就是说，可按照人们的主观愿望，创造出自然界中原先并不存在的新的生物类型，使人类从单纯地认识生物和利用生物的传统模式跳跃到随心所欲改造生物和创造生物的新时代。经过30多年的发展历程，取得了惊人的成绩，特别是近10年来，基因工程的发展更是突飞猛进。基因转移、基因扩增多技术的应用，不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域中，为农牧业、食品工业、医药卫生、环境保护等方面开拓了广阔的发展前景。 今天就由同学们来阐述自己的认识和看法。 ［师生互动］ 教师：首先请各小组汇报课前收集到的有关基因工程应用的事例资料。 学生分组汇报并交流课前收集资料的情况。 学生1：基因工程在农业上的应用主要表现在两方面： （1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。 （2）用基因工程的方法可培育出具有各种抗逆性的作物新品种。现在已培育出一批分别具有抗病、抗虫、抗除草剂、抗盐碱、抗病毒、抗干旱等性状的转基因农作物。1996至2000年的短短五年间，全球转基因作物从170×104 hm2发展到4 420×104 hm2，其推广速度是前所未有的…… 学生2：基因工程在畜牧养殖业中的应用 基因工程在畜牧养殖业上的应用也具有广阔的前景，科学家将某种特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后，通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中，并由这种受精卵发育成新个体，这就是我们在前面提到的转基因动物。通过转基因动物人们
基因工程及其应用集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
第2节基因工程及其应用（第1课时） 知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究 传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？
2019湖南高考生物知识点：基因工程及其应用 1.概念 按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 2.原理 基因重组 3.工具 A.基因的”剪刀”：限制性内切酶 ①分布：主要在微生物中。 ②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 ③结果：产生黏性未端(碱基互补配对)。 B.基因的”针线”：DNA连接酶 ①连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。 ②结果：两个相同的黏性未端的连接。 C.基因的”运载工具”：运载体 ①作用：将外源基因送入受体细胞。 ②具备的条件：a、能在宿主细胞内复制并稳定地保存。b、具有多个限制酶切点。 c、有某些标记基因。 ③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 ④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。
4.基因操作的基本步骤 ①提取目的基因：人们所需要的特定基因，如人的胰岛素基因、抗虫基因、抗病基因、干扰素基因等 ②目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)：用同一种限制酶分别切割目的基因和质粒DNA(运载体)，使其产生相同的黏性末端，将切割下的目的基因与切割后的质粒混合，并加入适量的DNA连接酶，使之形成重组DNA分子(重组质粒) ③将目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞 ④目的基因检测与表达 检测方法如：质粒中有抗菌素抗性基因的大肠杆菌细胞放入到相应的抗菌素中，如果正常生长，说明细胞中含有重组质粒。 表达：受体细胞表现出特定性状，说明目的基因完成了表达过程。如：抗虫棉基因导入棉细胞后，棉铃虫食用棉的叶片时被杀死;胰岛素基因导入大肠杆菌后能合成出胰岛素等。
DNA重组技术基本工具的教学设计 设计思路 “DNA重组技术的基本工具”这节课位于人教版高中生物选修三第一专题第一节第二课时。基因工程是现代生物技术的核心内容，通过模拟DNA重组过程，将具体的操作程序有机联系起来，加深对这一程序的理解，有利于提高学生的认知水平和接受能力。针对重点难点对教学内容进行结构化处理，并与基因工程的实际操作练习起来；在模拟探究的过程中不断生成问题，引导学生依据载体的特点，按照相似性原理，选择和建立模型，进而对模型进行“剪”与“连”等操作，并分析操作结果。 教学分析 1．教材分析 重点：DNA重组技术的三种基本工具 难点：载体的特点及应用 2．学情分析 通过上一节课的学习，学生们已初步掌握了“DNA重组技术的基本工具”有哪些，其作用是什么。但这些基本工具在实际应用中如何发挥作用，是非常抽象的内容，仅仅靠学生的想象，很难真正理解并融会贯通；同时，中学生的心理发育特点，决定了他们更乐于通过实际动手操作来解决遇到的问题，同时对自己新发现的问题有更加强烈的探究欲望。 3．教学条件分析 对于本节课的教学设计而言，需要如下教学条件：电脑，投影仪，彩色复印纸，剪刀，双面胶。 教学目标 简述基因工程原理及基本操作程序 掌握基因工程基本操作程序的四个步骤 通过动手操作、小组合作，提高学生自主学习及合作探究的能力。 教学策略与手段 教学模式：探究式教学，通过创设问题情境，在分析问题、解决问题的过程中不断生成一系列新的问题，培养学生的自学能力，以及探究和思维能力。 教学策略：利用教学多媒体，自制教具，使抽象的问题形象化，引导学生自主动手操作，解决每一程序中的技术难点和重点。 教学手段：PPT，自制教具，投影仪等综合教学辅助工具。本节课模拟探究的是载体与目的基因的连接，所以将教材提供的碱基序列加以调整，用彩色打印纸打印，如图：
五种常用的植物转基因技术 杂粮作物2010 . 30(3):186～189RainFedCrops''…… 文章编号:1003—4803(2010)03—0186—04 五种常用的植物转基因技术 汪由,吴禹,王岩,李兆渡,王光霞 (1.辽宁省农业科学院创新中心,辽宁沈阳110161;2.沈阳市东陵区白塔街道办事处,辽宁沈阳110167) 摘要:从原理,基本步骤和优缺点等几个方面对农杆茵介导法,基因枪法,超声波介导法,子房注射法和花粉管 通道法等5种常用的植物转基因技术进行了简要介绍. 关键词:农杆菌介导法;基因枪法;超声波介导法;子房注射法;花粉管通道法;原理;基本步骤;优缺点 中图分类号:$336文献标识码:B 植物转基因技术是通过各种物理的,化学的和生物的 方法将从动物,植物及微生物中分离的目的基因整合到植 物基因组中,使之正确表达和稳定遗传并且赋予受体植物 预期性状的一种生物技术方法.1983年,首例抗病毒转 基因烟草的成功培育标志着人类开始尝试利用转基因技 术改良农作物.目前,植物转基因技术已在作物改良和育 种领域发挥了重要作用.通过植物转基因技术,一些来自 于动物,植物及微生物的有益基因如抗病/虫基因,抗非生 物胁迫性状基因及特殊蛋白基因已被转化到农作物中以 改良现有的农作物和培育新的农作物品种.以DNA重组 技术为基础的植物转基因技术极大地扩展了基因信息的 来源,打破了远缘物种间自身保持遗传稳定性的屏障.植
物转基因技术已应用到玉米,水稻,小麦,大豆和棉花等许多农作物.同时,该技术也正在被尝试用于茄子和草莓等其它的作物中"J.目前,根据转基因植物的受体类型, 植物转基因方法可以分为3大类:以外植体为受体的基因转化方法,如农杆菌介导法,基因枪法和超声波介导法;以原生质体为受体的基因转化方法,如聚乙二醇法,电击法, 脂质体法及磷酸钙?DNA共沉淀法;以种质系统为受体的基因转化方法,如子房注射法和花粉管通道法j.由于以 原生质体为受体的基因转化方法有原生质体培养难度大, 培养过程繁杂,培养工作量大且培养技术不易掌握;原生质体再生植株的遗传稳定性差,再生频率低并且再生周期长;相关的转化方法的转化率低,效果不理想等缺点,所以该类基因转化方法未被作为植物转基因的常规方法广泛使用.本文将对农杆菌介导法,基因枪法,超声波介导 法,子房注射法和花粉管通道法的原理,基本步骤和优缺点作以简要介绍. 1以外植体为受体的基因转化方法 1.1农杆菌介导法 农杆菌介导法是最早应用,最实用有效并且具有最多 成功实例的一种植物转基因方法J.农杆菌是一类普遍 存在于土壤中的革兰氏阴性细菌.目前,用于植物转基 因介导的农杆菌是根癌农杆菌和发根农杆菌.某些根癌 农杆菌和发根农杆菌分别含有大小为200—800bp的结构和功能相似的质粒和Ri质粒J.Ti质粒和Ri质粒含 有3个功能区:参与农杆菌侵染植物过程的vir区,参与农杆菌基因整合到宿主植物基因组过程的T-DNA区,在农杆菌中启动质粒复制的orj区.在vir区上的vir操纵子群作用下,rrj质粒和Ri质粒能将自身的T-DNA转入宿主植物细胞内,而后将T—DNA整合到植物基因组中J.T-
五种常用的植物转基因技术 植物转基因技术是通过各种物理的、化学的和生物的方法将从动物、植物及微生物中分离的目的基因整合到植物基因组中，使之正确表达和稳定遗传并且赋予受体植物预期性状的一种生物技术方法。1983年，首例抗病毒转基因烟草的成功培育标志着人类开始尝试利用转基因技术改良农作物。目前，植物转基因技术已在作物改良和育种领域发挥了重要作用。通过植物转基因技术，一些来自于动物、植物及微生物的有益基因如抗病／虫基因、抗非生物胁迫性状基因及特殊蛋白基因已被转化到农作物中以改良现有的农作物和培育新的农作物品种。以DNA重组技术为基础的植物转基因技术极大地扩展了基因信息的来源，打破了远缘物种间自身保持遗传稳定性的屏障。植物转基因技术已应用到玉米、水稻、小麦、大豆和棉花等许多农作物。同时，该技术也正在被尝试用于茄子和草莓等其它的作物中‘1’纠。目前，根据转基因植物的受体类型，植物转基因方法可以分为3大类：以外植体为受体的基因转化方法，如农杆菌介导法、基因枪法和超声波介导法；以原生质体为受体的基因转化方法，如聚乙二醇法、电击法、脂质体法及磷酸钙-DNA共沉淀法；以种质系统为受体的基因转化方法，如子房注射法和花粉管通道法。由于以原生质体为受体的基因转化方法有原生质体培养难度大，培养过程繁杂，培养工作量大且培养技术不易掌握；原生质体再生植株的遗传稳定性差、再生频率低并且再生周期长；相关的转化方法的转化率低、效果不理想等缺点，所以该类基因转化方法未被作为植物转基因的常规方法广泛使用。本文将对农杆菌介导法、基因枪法、超声波介导法、子房注射法和花粉管通道法的原理、基本步骤和优缺点作以简要介绍。 1以外植体为受体的基因转化方法 1.1农杆菌介导法 农杆菌介导法是最早应用、最实用有效并且具有最多成功实例的一种植物转基因方法。农杆菌是一类普遍存在于土壤中的革兰氏阴性细菌。目前，用于植物转基因介导的农杆菌是根癌农杆菌和发根农杆菌。某些根癌农杆菌和发根农杆菌分别含有大小为200 -800bp的结构和功能相似的Ti质粒和Ri质粒。Ti质粒和Ri质粒含有3个功能区：参与农杆菌侵染植物过程的vir区、参与农杆菌基因整合到宿主植物基因组过程的T-DNA区、在农杆菌中启动质粒复制的ori区。在vir区上的vir操纵子群作用下，Ti 质粒和Ri质粒能将自身的T-DNA转入宿主植物细胞内，而后将T-DNA整合到植物基因组中。T— DNA 是质粒上一段10—30kb的序列，它的两端各有一段高度保守的25bp的同向重叠序列。由于T-DNA 转化无序列特异性，因此可用任何基因片段代替原来的T-DNA基因片段进行。 农杆菌介导法的原理是：在农杆菌基因ehvA，chvB， pscA，and att家族所编码的蛋白和植物伤口产生的酚类物质和糖类物质的共同作用下，农杆菌识别并附着在宿主细胞壁上。virD4和virB基因编码蛋白组成的type IV分泌系统将单链VirD2-T-DNA复合体运送到宿主细胞内。此外，VirE3、VirE2和VirF蛋白也通过该系统进入宿主细胞质中。在宿主细胞质中，VirE2蛋白与VirD2-T-DNA复合体结合。在VirD2核定位信号、某些农杆菌蛋白和宿主细胞蛋白的共同作用下，VirD2-T-DNA复合体进入细胞核。在VirD2、VirE2、某些宿主细胞核蛋白如AtKu80和DNA连接酶的作用下，T-DNA被整合到宿主基因组中，但具体过程不详。 农杆菌介导法的基本步骤是：(1)诱导目标植物外植体；(2)构建含有目的基因的质粒；(3)质粒导人合适的农杆菌菌株中及该菌株的活化过程；(4)植物愈伤组织的微伤口处理及农杆菌侵染；(5)共培养及脱菌处理；(6)愈伤组织筛选、分化与植株再生；(7)再生植株及其后代的外源基因及其表达产物的分子检测；(7)转基因T1代的目标性状鉴定。 农杆菌介导法具有操作简单、转化效率较高、重复性好、单拷贝整合、基因沉默现象少、转育周期
选修三专题一第3节基因工程的应用 一、教学目标 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。 二、教学重点和难点 1.教学重点 基因工程在农业和医疗等方面的应用。 2.教学难点 基因治疗。 三、教学过程 1、转基因生物与目的基因的关系 转基因生物目的基因目的基因从何来 抗虫棉Bt毒蛋白基因苏云金芽孢杆菌抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因 抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因 耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼 抗除草剂大豆抗除草剂基因 增强甜味的水果降低乳糖的奶牛 甜味基因肠乳糖酶基因 生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人 讨论： 1、用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？（乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好； ③成本低；④易提取。） 简介：动物乳腺生物反应器 1987年美国科学家戈登（Gordon）等人首次在小鼠的奶中生产出一种医用蛋白──tPA （组织
型纤溶酶原激活物），展示了用动物乳腺生产高附加值产品的可能性。利用动物乳腺生产高价值产 品的方式称为动物乳腺反应器。 为什么要用动物乳腺作为反应器生产高价值的蛋白质产品呢？这是因为动物乳房是一种高度分化的专门化腺体，合成蛋白质的能力非常强，尤其是一些经过长期的遗传改良，专门产奶的乳用动物品种，蛋白质合成能力更是惊人。一头优质奶牛，一年可产奶10 000 kg。即便是一只奶山羊，一年也可产奶2 000 kg。 动物乳腺生物反应器归纳起来有四大优点：①产量高，且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排出动物体外；②目标产品的质量好。动物乳腺组织不仅具有按遗传信息流向合成蛋白质的能力，而且具备一整套对蛋白进行修饰和加工的能力，如糖基化、羧化、磷酸化以及分子组装等，而微生物和植物系统都不具备这种全面的蛋白质后加工能力；③产品成本低；④从奶牛中提取产品，操作比较简单。 正因为利用动物乳腺生物反应器生产高附加值的产品有上述优点，目前利用动物乳腺生物反应器生产医用蛋白质已成为一种风险投资产业，受到科学家、商界和医药界的高度重视。目前瞄准的目标医药产品有：①血液蛋白质，如表1-2所示，这些血液蛋白质有巨大的经济效益，其中利用奶牛生产的凝血酶Ⅲ已通过第三期临床实验，即将投放市场。②第二代医用蛋白质，主要有抗体、降钙素、人的生长激素、胰岛素等药物蛋白，乳白蛋白、乳铁蛋白等营养蛋白，疫苗，组织修复物等。③生产“人源化牛奶”，即用成人的乳蛋白基因替代牛的乳蛋白基因，使牛奶变成像人奶的一种基因工程奶。 动物乳腺生物反应器的做法与转基因动物的操作是相同的，只是为了将目标产品在乳汁中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，即在目标产品蛋白质编码框的前面加上乳腺组织中特异表达的启动子等，构建成表达载体后通过注射导入受精卵中，再将其送入母体动物内，发育成动物个体，这个转基因动物就会在奶中产生所需要的目标产品。 2、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？ 用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。 不同之处：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。 操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。