高中生物(新人教版)选修三:专题1《基因工程》:1.2《基因工程的基本操作程序》课件(新人教版选修3)
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1.2基因工程的基本操作程序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直接人工合成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,需要以每条单链DNA作为模板。
反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板,在逆转录酶的作用下,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.下列关于基因文库的说法,错误的是( )A.可分为基因组文库和部分基因文库B.cDNA文库属于部分基因文库C.基因组文库的基因在不同物种之间均可进行基因交流D.同种生物的cDNA文库基因数量较基因组文库基因数量少解析:基因组文库只有部分基因能够在不同物种之间进行交流。
答案:C3.聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。
PCR过程一般经历下述30多次循环:90~95 ℃使模板DNA变性、解链→55~60 ℃复性(引物与DNA模板链结合)→70~75 ℃引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。
下列有关PCR过程的叙述,不正确的是( )A.变性过程中破坏的是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模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的C.延伸过程中需要热稳定DNA聚合酶催化不同核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键D.PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高解析:延伸过程需要四种脱氧核苷酸为原料,因此会在脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。
答案:C4.下列有关PCR技术的说法,不正确的是( )A.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术B.PCR技术的原理与DNA复制的原理不同C.PCR技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列D.PCR技术除需特定的温度、原料、目的基因、热稳定DNA聚合酶等条件外,还需要根据已知核苷酸序列设计相应的引物解析:PCR体外扩增与细胞内DNA复制过程原理相同,都是DNA双链复制。
1.2 基因工程的基本操作程序阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测和鉴定等步骤。
知识点一 目的基因的获取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.目的基因的获取方法 (1)从基因文库中获取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。
②种类⎩⎪⎨⎪⎧基因组文库:包含一种生物所有的基因部分基因文库:包含一种生物的一部分基因③提取依据: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。
(2)利用PCR 技术扩增目的基因①PCR 的含义:是一项在生物体外复制特定DNA 片段的核酸合成技术。
②目的:短时间内大量扩增目的基因。
③原理:DNA 双链复制。
④过程第一步:加热至90~95 ℃,DNA 解链;第二步:冷却至55~60 ℃,引物结合到互补DNA 链;第三步:加热至70~75 ℃,热稳定DNA 聚合酶(Taq 酶)从引物起始进行互补链的合成。
如此重复循环多次。
⑤特点:指数形式扩增。
(3)人工合成如果目的基因较小,核苷酸序列又已知,可通过DNA 合成仪用化学方法人工合成。
1.cDNA 文库与基因组文库的区别2.PCR过程优点操作简单专一性强可在短时间内大量扩增目的基因专一性强,可产生自然界中不存在的新基因缺点工作量大、盲目性大、专一性差操作过程较麻烦,技术要求过高需要严格控制温度、技术要求高适用范围小1.下列有关获取目的基因的方法的叙述,错误的是()A.直接分离目的基因的方法的优点是操作简便,缺点是工作量大,具有一定的盲目性B.由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段,一般使用人工合成的方法C.目前人工合成基因的方法主要有两种,分别是反转录法和化学合成法D.PCR技术的原理是DNA复制,需要RNA聚合酶催化DNA合成[解析]选D。
2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第3章基因工程第2节基因工程的基本操作程序第2节基因工程的基本操作程序第1课时目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建课程内容标准核心素养对接1.阐明基因工程的原理和基本操作程序。
2.尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。
1.科学思维——对基因工程的基本程序有整体的认识。
2.科学探究——能复述PCR技术的原理和基本过程,了解扩增目的基因的方法。
知识点1目的基因的筛选与获取1.筛选合适的目的基因2.获取目的基因的方法3.利用PCR获取和扩增目的基因(1)PCR的含义:PCR是聚合酶链式反应的缩写,它是一项根据DNA半保留复制的原理,在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
(2)条件:一定的缓冲溶液(一般要添加Mg2+)、DNA模板、分别与两条模板链结合的2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶以及能自动调控温度的仪器。
(3)过程(4)PCR产物的鉴定:常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定。
知识点2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.基因表达载体的组成3.基因表达载体的构建过程(1)首先用一定的限制酶切割载体。
(2)然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA 片段。
(3)再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处(如图所示)。
(1)目的基因一定是编码蛋白质的基因(×)(2)DNA聚合酶能够从引物的5′端开始连接脱氧核苷酸(×)(3)每一次循环后目的基因的量可以增加一倍,呈指数形式扩增(√)(4)真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。
因此,PCR反应缓冲溶液中一般要添加Mg2+(√)(5)PCR过程不需要解旋酶(√)(6)基因表达载体中含有启动子和密码子(×)(7)终止子相当于一盏红色信号灯,使翻译在所需要的地方停下来(×)教材P78图示拓展1.结合下图分析PCR过程中DNA链复制的方向是怎样的。
基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序1、什么是目的基因?是指基因工程操作中所需要的外源基因,主要是指编码蛋白质的结构基因。
如:抗逆性基因、调控基因等2、什么是基因文库?⑴、概念:指储存着某种生物不同基因的受体菌群。
⑵、特点:分别储存着某种生物的不同基因。
⑶、获得方法:将含有某种生物不同基因的DNA片段导入受体菌群中。
⑷、基因组文库:含有某种生物全部基因的基因文库。
⑸、部分基因文库:含有某种生物部分基因的基因文库。
cDNA文库:指利用mRNA通过反转录获得的互补DNA片断。
⑹、构建基因文库的目的和作用:目的:为获取大量的目的基因做准备;作用:大量储备同种基因。
3、基因、基因文库、目的基因之间有什么区别?⑴、基因:是有遗传效应的DNA片段,是控制生物形状遗传的遗传物质的功能的基本单位。
⑵、基因文库:是储存着某种生物不同基因的受体菌群。
⑶、目的基因:基因工程操作中所需要的外源基因。
4、原核细胞、真核细胞基因结构有什么不同?⑴、不同点:①、原核细胞基因结构简单,无内含子,编码区连续。
②、真核细胞基因结构复杂,有内含子,编码区不连续。
⑵、相同点:①、基因结构中都有编码区、非编码区;②、非编码区都有调控遗传信息表达的脱氧核苷酸序列;③、编码区上游都有RNA酶结合位点(启动子)。
5、从基因文库中获取目的基因的依据是什么?⑴、基因的脱氧核苷酸序列⑵、基因的功能⑶、基因在染色体上的位置⑷、基因的转录产物——mRNA⑸、基因的表达产物——蛋白质6、什么是PCR技术?⑴、概念:PCR技术,就是聚合酶链式反应技术,就是在生物体外大量复制特定DNA 片断。
⑵、条件:已知所需要复制DNA(基因)的脱氧核苷酸序列。
⑶、过程:热解旋,获得DNA单链(以作模板),单链与引物结合,DNA聚合酶催化,四种游离脱氧核苷酸作原料,形成子代DNA。
⑷、增长方式:指数增长:2n。
7、人工合成法:适用于:脱氧核苷酸序列已知、片段较小的基因。
1。
2 基因工程的基本操作程序一览众山小三维目标1.列举基因工程的实例,结合其具体过程了解基因工程的四个操作步骤,认同基因工程的应用可促进生产力的发展。
2。
深刻理解基因文库、基因组文库的概念,找出基因、基因文库和目的基因的区别与联系.3.结合实际,分析基因工程四个步骤的原理、工具及具体的操作程序。
尝试运用基因工程原理,提出解决某一实际问题的方案,从而锻炼自己分析问题、解决问题的能力。
学法指导本节学习的基因工程的基本操作程序和方法是对转基因植物、动物和微生物的概括。
本节学习的重点就是基因工程的基本操作过程,在学习过程中,应结合设计某一转基因生物的具体过程,将基因工程的操作程序有机地串联起来,从而加深对这一程序的认识.例如,烟草是人类健康的“杀手"。
如果让它生产出人类需要的药物蛋白,应如何操作?通过这一实例要分析目的基因从何而来,表达载体如何构建,如何导入烟草,如何检测药物蛋白产生与否等问题并加以设计。
可加深对基因工程原理的理解.学习时还要注意合作学习,资源共享,不同的人会有不同的方法,大家通过相互比较,相互借鉴,达到相互学习的目的.在课余时间,大家还可查阅《科学》杂志等参考读物,了解科学家成功的做法。
在各个操作程序中都有一些技术和方法层面上的难点不好理解,在学习中,可结合图片和影像资料,将抽象的知识形象化.诱学导入材料:β珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分.当它的成分异常时,动物有可能患某种疾病,如镰刀型细胞贫血症。
问题:假如让你用基因工程的方法,使大肠杆菌生产出鼠的β珠蛋白,想一想,应如何进行设计?导入:通过基因工程方法,结合基因操作工具,具体过程如下:(1)从小鼠中克隆出β珠蛋白基因的编码序列(cDNA)。
(2)将cDNA前连接上在大肠杆菌中可以适用的启动子,另外加上抗四环素的基因,构建成一个表达载体。
(3)将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中,然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌。
1。
2 基因工程的基本操作程序【导学目标】1。
简述基因工程原理及基本操作程序。
2.尝试设计某一转基因生物的研制过程.【自主学习】基因工程的基本操作程序1。
的获取。
2.的构建.3.将目的基因导入。
4.目的基因的与鉴定.一、目的基因的获取1。
目的基因:主要是指编码蛋白质的,也可以是一些具有。
2.基因文库(1)基因文库的含义:将含有某种生物不同基因的许多,导入的群体中储存,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:含有一种生物的基因。
②部分基因文库:含有一种生物的基因。
3.获取目的基因的方法(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①PCR的含义:是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术.②过程:目的基因受热形成,与引物结合,在的作用下延伸形成DNA.③方式:指数扩增=2n(n为扩增循环的次数).(3)人工合成法:若较小,序列已知,可以人工合成。
二、基因表达载体的构建1。
基因表达载体的组成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,并且可以给下一代。
(2)使目的基因和发挥作用。
三、将目的基因导入受体细胞1.转化: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.导入植物细胞(1)方法:、基因枪法、花粉管通道法等。
(2)农杆菌的特点①易感染和裸子植物。
②Ti质粒上的可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞上。
3.导入动物细胞(1)常用方法: 技术. (2)常用受体细胞: .4.导入微生物细胞(1)原核生物特点:繁殖快、多为、遗传物质相对等。
(2)对受体细胞的常用处理方法:用处理细胞,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)。
四、目的基因的检测与鉴定1。
检测方法(1) 技术:①检测转基因生物的上的目的基因;②检测目的基因是否转录出 .(2)抗原—抗体杂交技术:用于检测目的基因是否翻译成 .2.鉴定:鉴定、抗性鉴定等.思考交流1.利用PCR技术扩增目的基因时,需要提供哪些物质和条件?2.一般情况下,基因工程操作获得成功的标志是什么?正误判断1.基因工程操作程序中的核心步骤是基因表达载体的构建。