基因工程的基本操作程序

基因工程的基本操作程序

重点难点

1、基因工程基本操作程序的四个步骤

2、从基因文库中获取目的基因

3、利用PCR技术扩增目的基因

知识讲解

基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取；基因表达载体的构

建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。

一、目的基因的获取

1、获取目的基因是实施基因工程的第一步

目的基因的获取方法主要有两种：

①从自然界中已有的物种中分离出来

②用人工的方法合成.

2、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，成为基因文库。

基因文库根据其大小可分为基因组文库和部分基因文库。

受体细胞是指接受目的基因的细胞，即表达载体导入的细胞。

基因工程常用的受体有细菌、真菌、动植物细胞

3、PCR技术扩增目的基因

原理：DNA复制

做法：已知一段目的基因的核苷酸序列→据已知序列合成引物→DNA扩增

结果：扩增出许多结构相同的目的基因

注意：学习该部分知识时，常出现将目的基因的来源和目的基因的提取相混淆，致

使不理解课本所讲，原因是课本都用了“获取目的基因”字样。

目的基因的来源是：

（1）从自然界中已有的物种中分离出来.

（2）用人工的方法合成

目的基因的提取是指在基因工程操作时怎样获得目的基因，常用方法有二：

①从基因文库中直接获取 ②如果需要大量的目的基因，需要对目的基因进行PCR技术扩增。

不管是从基因文库中获取的目的基因，还是需要进行扩增的目的基因，其来源既可

能是从自然界中已有的物种中分离出来，也可能是人工合成的。

DNA复制与PCR技术的比较 DNA复制 PCR技术

场所 细胞核内 生物体外

原理 碱基互补配对 碱基互补配对

酶 DNA聚合酶、解旋酶 热稳定DNA聚合酶（Taq酶）

条件 模板、ATP、引物链、常温模板、ATP、引物链、温度变化（90℃～95

℃→55℃～60℃→70℃～75℃）

《基因工程的基本操作程序》 知识清单

基因工程，这个听起来高大上的名词，其实已经在我们的生活中发挥着越来越重要的作用。从治疗疾病到改良农作物，从环境保护到工业生产，基因工程的应用无处不在。要理解基因工程，首先得清楚它的基本操作程序。接下来，咱们就来详细聊聊基因工程的基本操作程序。

一、目的基因的获取

目的基因，简单来说，就是我们在基因工程中想要得到的特定基因。获取目的基因是基因工程的第一步，也是非常关键的一步。

1、 从基因文库中获取

基因文库就像是一个基因的大仓库，里面存放着各种各样的基因。我们可以根据自己的需求，从这个大仓库里去筛选出我们想要的目的基因。

2、 利用 PCR 技术扩增目的基因

PCR 技术，全称为聚合酶链式反应。如果我们已经知道了目的基因的一段核苷酸序列，就可以通过 PCR 技术把这段基因大量扩增。

3、 人工合成法

如果目的基因的核苷酸序列比较短，而且已知，我们还可以通过化学方法直接人工合成。 二、基因表达载体的构建

有了目的基因，接下来就得给它搭建一个“舞台”，让它能够发挥作用，这个“舞台”就是基因表达载体。

基因表达载体通常由目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分组成。

启动子就像是一个开关，能够启动目的基因的转录。终止子则告诉基因转录到哪里结束。标记基因的作用是方便我们筛选出成功导入目的基因的细胞。

构建基因表达载体时，需要用限制酶分别切割目的基因和载体，然后再用 DNA 连接酶把它们连接起来，形成一个完整的基因表达载体。

三、将目的基因导入受体细胞

目的基因要发挥作用，还得进入受体细胞才行。根据受体细胞的不同，导入的方法也有所不同。

1、 导入植物细胞

常用的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。

农杆菌转化法是利用农杆菌能够感染植物细胞的特点，将目的基因插入到农杆菌的 Ti 质粒上，然后让农杆菌去感染植物细胞，从而把目的基因导入植物细胞。

基因枪法是把包裹着目的基因的金属颗粒像子弹一样打入植物细胞。 花粉管通道法是在植物授粉后，通过花粉管通道将目的基因导入受精卵。

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第 1 页 共 13 页 基因工程的基本操作程序习题

一、选择题（每小题3分，共39分）

1.下列关于基因工程的叙述，错误的是( )

A．目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物

B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性

D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达

2.下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是( )。

A．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列

B．限制性核酸内切酶的活性受温度影响

C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA

D．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取

3.如图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是( )。

A．图示过程是基因工程的核心步骤

B．表达载体构建时需要用到限制酶 SmaⅠ

C．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来

D．除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构

4.下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是( )

A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序

B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白

C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选

D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达 6:46:57 PM6:46:57 PM6:46:57 PM4/26/2022 134/26/20226:46:57 PM

第 2 页 共 13 页 5．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )

《基因工程的基本操作程序》教案

一、教学目标

1. 知识目标

了解基因工程的概念及其应用领域。

掌握基因工程的基本操作程序和原理。

理解基因工程在生物技术和农业上的重要性。

2. 技能目标

能够运用基因工程的原理和技术，设计和实施基因改造实验。

能够分析基因工程实验结果，并提出合理的解释和结论。

3. 情感目标

培养对基因工程技术的兴趣和好奇心，提高对生物科学的热情。

培养学生的团队合作意识和批判性思维能力。

二、教学内容

1. 基因工程概述

介绍基因工程的概念和定义。

讨论基因工程在生物技术和农业上的应用领域。

2. 基因重组技术

解释基因重组技术的原理和步骤。

介绍基因重组技术在基因工程中的应用实例。

3. 基因克隆与表达

讲解基因克隆的概念和过程。

探讨基因表达的调控机制和表达水平的优化方法。 4. 基因编辑技术

介绍基因编辑技术的原理和操作步骤。

探讨基因编辑技术在基因工程中的应用实例和前景。

5. 基因工程实验设计

学习基因工程实验设计的基本原则和方法。

练习设计和实施基因改造实验。

三、教学方法

1. 讲授法

通过教师的讲解，引导学生掌握基因工程的基本概念和原理。

结合实例讲解基因工程技术的应用和实验设计方法。

2. 实验法

安排基因工程实验课程，让学生亲手操作，实践基因改造技术。

引导学生分析实验结果，培养学生的实验操作和数据分析能力。

3. 小组讨论法

分组让学生讨论基因工程技术的应用和实验设计问题。

培养学生的团队合作意识和批判性思维能力。

四、教学评价

1. 课堂参与度

观察学生在课堂上的发言和提问情况，评估学生的参与度。

2. 实验报告

评估学生在基因工程实验中的操作技能和实验结果分析能力。

3. 小组讨论报告 评估学生在小组讨论中的表现和提出的观点，包括团队合作意识和批判性思维能力。

4. 课后作业和测验

布置相关基因工程主题的课后作业和测验，评估学生对知识点的掌握情况。