选修3(人教版)1.2基因工程操作的基本步骤

基因工程的基本操作程序教学目标一、教学目标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。

二、教学重点和难点1.教学重点基因工程基本操作程序的四个步骤。

2.教学难点〔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。

三、教学策略本节是《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》。

本节教学难点多，学生学习有一定的困难，因此建议采取化整为零、各个击破的教学策略。

1.加强预习环节，先解决为什么要分四个步骤的问题，然后解决每一步骤的技术方法问题。

为了突破难点及培养自学能力，在上节课结束时，可布置学生预习本节内容。

在上新课时，首先解决基因工程的基本操作程序为什么要分四个步骤，即分析每一步骤的必要性。

为什么要有“目的基因的获取〞这一步？建议引导学生看本专题题图中基因工程的概念：“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重组和转基因等技术，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。

〞可以说这既是概念，也是原理。

这里所说的“更符合人们需要〞，就是目的，那么更符合人们需要的那个基因就是目的基因了。

有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。

为什么要有“表达载体的构建〞这一步？单独的DNA片段──目的基因是不能稳定遗传的。

课文中谈到构建表达载体的目的是为了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，同时使目的基因能表达和发挥作用。

为什么要有“目的基因导入受体细胞〞这一步？教材指出含有目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。

为什么要有“目的基因的检测与鉴定〞这一步？这是因为目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。

在解决上述为什么基因工程操作程序分四个步骤的基础上，进入每一程序的有关技术和方法的学习。

基因工程基本操作步骤
1、目标基因的选择。

这是进行基因工程的第一步，目标基因可以是已知的具有特定功能的基因，也可以是未知的探索性研究对象，在选择时需要考虑多个方面，如所需功能、适用范围、安全性等。

2、克隆目标基因。

这一步骤包括提取DNA、使用限制性内切酶将DNA切割成特定长度、连接载体（如质粒、病毒等）以及转化宿主细胞（如大肠杆菌、哺乳动物细胞等）。

3、构建重组表达载体。

这一步骤包括选择合适的载体、插入目标基因、调节表达（如调节启动子和终止子）等，重组表达载体是将目标基因嵌入到载体中，使其能够在宿主细胞中表达。

4、转染宿主细胞。

这一步骤包括选择合适的宿主细胞、转染重组表达载体、筛选阳性克隆等，转染宿主细胞是将构建好的重组表达载体转移到宿主细胞中，使其能够在宿主细胞中进行表达。

5、目的基因的检测与鉴定。

这一步骤包括分子水平上的检测（如DNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原-抗体杂交技术）和个体水平上的鉴定（如抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等）。

6、分离和纯化目标蛋白。

这一步骤包括破碎宿主细胞、
使用不同的技术对混合物进行分离（如层析、电泳等）。

专题1 1.2 基因工程的基本操作程序课前预习案一、预习目标简述基因工程原理及基本操作程序。

二、预习内容1.基因工程的基本操作程序主要包括哪四个步骤？2.目的基因主要是指什么，也可以是什么？目前常用的获取目的基因的方法有哪三种？3.什么是基因文库？有哪几种？如何区分？4.从基因文库中获取目的基因的依据有哪些？（找出5条）5.利用PCR技术扩增目的基因：（1）PCR的含义：一项在生物体外_____特定DNA片段的核酸合成技术。

其原理是。

（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_________。

（3）过程：目的基因DNA受热变性后解链为，与相应互补序列结合，然后在作用下进行延伸，形成DNA。

（4）方式：成______形式扩增（约为_____，其中n为扩增循环的次数）。

6.人工合成法：当基因较，核苷酸序列时，可以通过DNA合成仪用化学方法直接合成。

7.基因工程的核心是什么？目的是什么？8.一个基因表达载体由什么组成？各有什么功能（作用）？9.什么是转化？10.将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是什么?除此之外，还有什么方法？11.转基因动物中采用最多，最为有效的将目的基因导入动物细胞的方法是什么？12.大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用__ _处理细胞，使细胞处于一种____________ _____ 的生理状态，这种细胞称为__________。

第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与细胞混合，在一定的温度下促进细胞吸收DNA分子，完成转化过程。

13.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是什么？检测方法是什么？14.检测目的基因是否发挥功能作用的第一步是什么？检测方法是什么？态度决定一切15.检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是什么？除了上述分子检测外，有时还需要进行什么水平的鉴定？三、预习自测1.下列有关基因工程操作顺序的组合中，正确的一组是（）①目的基因的检测与表达②目的基因与运载体结合③将目的基因导入受体细胞④目的基因的提取A、①②③④B、④③②①C、④②③①D、③④②①2.下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( )A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和基因进入受体细胞的载体B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞主要是因为细菌繁殖快、遗传物质少D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达3.下列属于获取目的基因的方法的是( )①利用mRNA反转录形成②从基因组文库中提取③从受体细胞中提取④利用PCR技术⑤利用DNA转录⑥人工合成A．①②③⑤B．①②⑤⑥C．①②③④D．①②④⑥四、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑？课内探究案一、学习目标及重难点：1、简述基因工程原理及基本操作程序。

1．2基因工程的基本操作程序1．获取目的基因的常用方法有：从基因文库中获取目的基因和利用PCR技术扩增目的基因。

2．基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。

3．一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。

4．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。

5．培育转基因动物时，受体细胞一般是受精卵，目的基因的导入方法常用显微注射技术。

6．检测目的基因是否导入和转录，常用分子杂交技术；检测是否翻译，常用抗原—抗体杂交技术。

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。

③条件：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸。

④扩增过程：：模板DNA受热解旋为单链↓：冷却后，引物结合到互补DNA链上↓：在热稳定DNA聚合酶作用下，从引物起始进行互补链的合成(3)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．从酶的角度分析PCR技术扩增DNA与DNA体内复制的不同点。

提示：①PCR技术扩增DNA不需要解旋酶；②PCR技术需要的DNA聚合酶应具有热稳定性。

[跟随名师·解疑难]1．提取目的基因方法的比较方法基因文库的构建PCR技术扩增人工合成基因组文库部分基因文库(如cDNA文库)过程供体细胞中的DNA↓限制酶许多DNA片段↓连接表达载体↓导入受体细胞↓外源DNA扩增，产生特定性状↓分离目的基因目的基因的mRNA↓反转录单链DNA↓合成双链DNA↓插入载体↓导入受体菌群(cDNA文库)↓分离目的基因目的基因DNA↓高温解链单链DNA↓与引物结合、DNA聚合酶大量目的基因蛋白质的氨基酸序列↓推测mRNA的核苷酸序列↓推测基因的核苷酸序列↓化学合成目的基因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2．PCR技术与生物体内DNA复制的比较DNA复制PCR技术区别解旋方式解旋酶催化DNA在高温作用下变性解旋场所细胞内(主要在细胞核内) 细胞外(主要在PCR扩增仪内) 酶DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等耐热的DNA聚合酶(Taq聚合酶) 温度条件细胞内温和条件需控制温度，在较高温度下进行合成的对象DNA分子DNA片段或基因联系①模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成②原料：均为四种脱氧核苷酸③酶：均需要DNA聚合酶进行催化④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸[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。

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。

基因工程的基本操作程序【学习目标】1. 说出基因工程基本操作程序。

2. 基因组文库与cDNA文库的区别。

3. 基因表达载体的构建。

5. 掌握目的基因检测与鉴定的方法。

【学习重难点】一、重点1. 基因组文库与cDNA文库的区别。

2. PCR技术。

3. 基因表达载体的构建。

4. 将目的基因导入受体细胞的方法。

二、难点1. 掌握获取目的基因的方法。

2. 将目的基因导入受体细胞的方法。

3. 目的基因检测与鉴定的方法。

【学习过程】一、基因工程的基本操作程序写出图中各字母所代表的内容。

二、目的基因的获取：1. 目的基因主要是，也可以是一些具有。

2. 目的基因的来源。

3. 获取目的基因的方法：①②③。

三、基因表达载体的构建1. 基因工程的核心。

2. 构建表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中，并且可以遗传给。

3. 表达载体必须有、、、、。

4. 启动子位于基因的，它是识别和结合的部位，驱动基因转录得到。

终止子位于基因的，也是一段有特殊结构的。

启动子与终止子的结构单位是。

5. 标记基因的作用是。

6. 构建过程的示意图：7. 由于受体细胞不同，将基因导入受体细胞的方法也不同，所以基因表达载体的构建不是千篇一律的。

四、将目的基因导入受体细胞1. 转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内的过程。

2. 将目的基因导入植物细胞（1）受体细胞：（2）农杆菌转化法（采用最多的方法）①农杆菌特点：易感染植物和裸子植物，对__ 植物没有感染力；Ti质粒的可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的上。

②转化过程：构建的表达载体转入→导入植物细胞→ →目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。

（3）基因枪法基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。

（4）花粉管通道法我国独创的一种方法。

3. 将目的基因导入动物细胞（1）方法：。

（2）受体细胞：。

（3）操作程序：目的基因表达载体→取卵(受精卵) →显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到性动物的内发育→新性状动物。