基因工程的基本步骤

解读基因工程的基本步骤（以培育抗虫棉为例）：

1.培育转基因抗虫棉的技术流程：

⑴提取目的基因（抗虫基因）：

⑵目的基因与运载体结合：

⑶目的基因导入受体细胞：

⑷目的基因的检测与表达：

2.重点理解基因工程基本内容的五个要点：

⑴基因工程的基本内容大致是：

① 提取目的基因：获取目的基因是基因工程研究和应用的关键内容之一。获取原核细胞的目的基因通常用鸟枪法，也可以用人工合成法。获取真核细胞的目的基因一般用人工合成法。单个目的基因在整个基因组中所占的比例极其微小，除少数例外，绝大多数基因难以直接分离得到。为了解决这个难题，一种可行的方法就是将这个基因扩增，增加成功分离目的基因的可能性。但是由于要分离的目的基因往往是未知基因，因此无法苏云金芽孢杆菌

（供体细胞的DNA） 许多DNA片段

（含有抗虫基因） 质粒

（运载体）

限制酶

转入 大肠杆菌 （受体细胞） 含抗虫基因的细胞 载入

扩增

培养选择 分离 抗虫基因

（目的基因）

抗虫基因

（目的基因）

土壤农杆菌的质粒

（运载体） 重组质粒

连接酶

构建

土壤农杆菌

含重组质粒的

土壤农杆菌 导入

培养选择

含重组质粒的土壤农杆菌 离体棉花叶片组织（受体细胞） 侵 染

离体棉花叶片组织

（受体细胞） 愈伤组织 再生植株

转基因抗虫棉植株

（表现出特定性状） 分化 诱导选择

检测 对它进行特异性扩增，而只能对所有的基因进行扩增。然后再根据不同的方法将所需的克隆基因筛选出来，最后分离得到目的基因。故获取的目的基因需要进行扩增和分离（方法多种且复杂）。

② 将目的基因与运载体结合：用同一种限制酶切割运载体与目的基因，再将目的基因与能够自我复制并具有选择标记的运载体在体外利用连接酶连接，形成重组DNA分子。限制性内切酶和连接酶是基因工程关键的工具酶。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。DNA连接酶用于连接各种DNA片段，使不同基因重组。

基因工程的基本步骤：

1、提取目的基因——将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。

目的基因获取方法：①鸟枪法②分子杂交法③逆转录法 ④人工合成法

提取目的基因

目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。

2、目的基因与运载体结合

用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在DNA连接酶的作用下连接形成重组DNA分子

步骤：（1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口。

（2）用同种限制酶切断目的基因，产生相同的粘性末端。

（3）将切下的目的基因片段，插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒 目的基因与运载体结合

3、将目的基因导入受体细胞

①导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。

②导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌，一般是将细菌用 CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的 基因的重组质粒进入受体细胞。

目的基因导入

4、目的基因的检测和表达

前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。

学习指导案

课题 基因工程的基本操作程序1 授课时间

课型 新授 主备人

教材分析 基因工程的基本操作程序》是专题1《基因工程》的第二节，也是《基因工程》的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》，下接《基因工程的应用》。本节课主要介绍了基因工程的基本操作程序的四个步骤，教学内容多，难点多，最好化整为零、各个击破。

学情基础分析及预习导学 本节课内容较多，难点较多，学生学习起来有一定困难，所以之前应该要求学生做好预习，尽量采用化整为零、各个击破的教学策略。

课程目标 1．知识目标：

简述基因工程原理及基本操作程序。

A. 能力目标：

尝试设计某一转基因生物的研制过程。

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。

学习重点 基因工程基本操作程序的四个步骤。

学习难点 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

教具准备 多媒体

学习过程

学习内容 学习形式 教师指导 时间

提问：什么是基因工程？ DNA重组技术的基本工具有哪些？

运载体需要具备哪些条件？

引言：上节课我们学习了DNA重组技术的基本工具，本节课我们将继续学习《基因工程》的核心内容——基因工程的基本操作程序。我们来看本节课的学习目标。

新授：

第一步：目的基因的获取

（一）目的基因的获取

1、概念：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、来源：（1）可以从自然界中已有 中直接分离出来。

（2）从 中获取目的基因。

3、基因文库：（1）概念：将含有某种生物不同基因的许多

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基因，称为基因文库。

（2）种类：基因组文库

部分基因文库 （如cDNA文库）

4、获取目的基因的方法：

（1）从基因文库获取目的基因

原核细胞的基因结构与真核细胞的基因结构的异同点

绿 野 高 中 导 学 案

科 目 生物 课 题 基因工程的基本

操作步骤(一） 课 时 1课时

设 计 谢永乐 修 订 李彩娥 班 级 姓 名

教

学

目

标 1、简述基因工程的原理及两个基本操作程序。

2、掌握获得目的基因的方法及构建表达载体的步骤。

重点 基因工程基本操作程序的前两个步骤

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。

学 习 过 程

学 案 导 案

一、预习自学，探究问题

预习课本8-11页

1、目的基因

2、目的基因获取的方法

3、PCR技术 文库类型 cDNA文库 基因组文库

文库大小

基因中启动子

基因中内含子

基因多少

物种间的基因交流 一．指导学生课前预习课本内容，并完成《资源与学案》相关内容。

二、完成学案，提出问题

完成新学案第8页的自学评价部分

1、PCR技术的原理条件及过程

2、PCR技术与DNA复制的区别

3、人工合成目的基因的方法

三、合作探究，解决问题

1.PCR中的DNA聚合酶和普通DNA聚合酶有何异同？

2.利用反转录法得到的目的基因有何特点？

据已知蛋白质的氨基酸序列推测出相应的mRNA序列，然后再推测出它的结构基因的核苷酸序列，通过化学合成以单核苷酸为原料合成的目的基因只有一种吗？为什么？

四、总结反刍 ，知识梳理

本节学习基因工程的四部曲中前两个步骤:

1、获取目的基因2、构建表达载体

五、随堂检测，落实考点

新学案11页基础题1、2

六、课堂评价，布置学案

（1） 学生的自我评价

（2）老师的自我反思

（3）作业：新学案第八页例一；预习本节剩余部分。

二．各组收缴学生存在问题，并总结分类。

三．让每小组完成一个问题并展示。

四．把知识归纳

分配给一个小组完成，老师结合学生的总结加以补充完善。