第 1 页 共 1 页 高中生物 第一章 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序学案新人教版选修3
1、2 基因工程的基本操作程序教学内容基因工程的基本操作程序教师个案学生笔记学习目标
1、基因工程原理及基本操作程序。(重点)
2、获取目的基因的途径及基因表达载体的模式结构。
3、目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法。(重点)学 习重 点
1、基因工程原理及基本操作程序。
2、 目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法学习难 点
1、基因工程原理及基本操作程序。
2、目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法学习方 法自主探究学习过程学习过程
一、探究新知一：基因工程的第一步目的基因的获取
1、目的基因：主要是指___________________的基因，也可以是_________________。
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______________ __，导入
__________ 的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同
第 1 页 共 1 页 的基因。②基因文库的类型：a、__________________：含有一种生物所有的基因；b、____________：含有一种生物的一部分基因，如____________(2)利用PCR技术扩增目的基因：①含义：PCR是______________的缩写。它是一项在生物体外_______________的核酸合成技术。
②原理：__________。③前提条件：____________，是根据已知目的基因的核苷酸序列合成的。④条件：DNA模板(上有目的基因)、引物、能量、______________和4种脱氧核苷酸。
⑤扩增过程：变性→复性→延伸→循环。⑥结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即呈____________形式扩增。(3)
第2节 基因工程的基本操作程序
一、目的基因的筛选与获取
1．培育转基因抗虫棉的四个步骤
(1)目的基因的筛选与获取。
(2)基因表达载体的构建。
(3)将目的基因导入受体细胞。
(4)目的基因的检测与鉴定。
2．目的基因的筛选与获取
目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。主要指编码蛋白质的基因，如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。
(1)筛选合适的目的基因：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。
(2)利用PCR获取和扩增目的基因
①PCR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，在生物体外提供参与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目的：快速扩增目的基因。
③原理：DNA半保留复制。
④基本条件：DNA模板、4种脱氧核苷酸、2种引物、耐高温的DNA聚合酶、缓冲液。
⑤过程
a．变性：当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链。
b．复性：温度下降至50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。
c．延伸：温度升至72 ℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
⑥结果：每一次循环后，目的基因的量可以增加一倍，即成指数形式扩增(约为2n，n为扩增循环的次数)。
⑦鉴定：采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物。
⑧仪器：PCR扩增仪。
(3)在获得转基因产品的过程中，还可以通过构建基因文库来获取目的基因。
【强化记忆】
图1、图2分别是PCR扩增技术相关过程，请思考回答：
(1)图1所示利用PCR技术扩增目的基因，在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段？
提示 第3轮。
(2)图2是某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理，请分别说明理由。
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1 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
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2 文库类型 cDNA文库 基因组文库
文库大小 小 大
基因中启动子 无 有
基因中内含子 无 有
基因多少 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因
物种间的基因交流 可以 部分基因可以
2.PCR技术与DNA复制的区别
项目 DNA复制 PCR技术
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(主要在扩增仪内)
酶 解旋酶、普通的DNA聚合酶等 耐热的DNA聚合酶(Taq酶)
专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序（预）
【预习目标】
基因工程原理及基本操作程序
【知识点梳理】
一、基因工程的基本操作程序
1.目的基因主要是指 编码蛋白质的结构基因 。
2.获得目的基因的方法：
⑴从基因文库中获取目的基因
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，称为基因文库。
③目的基因的获取依据: 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 。
⑵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前提条件：有一段已知目的基因的 核苷酸 序列，以便根据该序列合成 引物 。
③过程： 目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下进行延伸 。
④扩增方式：指数扩增，数量约为 2n （n代表 扩增循环的次数 ）
⑶人工合成法： 若基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 。
二、基因表达载体的构建
1.表达载体的组成： 启动子、目的基因、终止子、标记基因
2.表达载体的功能:
⑴ 使目的基因在受体细胞存在，并且可以遗传给下一代。
⑵
使目的基因能够表达和发挥作用。
三、目的基因导入受体细胞
将目的基因导入受体细胞 是实施基因工程的第三步。 目的基因 进入受体细胞，并且在受体细胞内 维持稳定 和 表达 的过程，称为转化。 基因组文库 ：含有一种生物的所有的基因
部分基因文库 ：含有一种生物的 一部分基因 ，如cDNA文库。 ②种类 1.将目的基因导入植物细胞
⑴方法： 农杆菌转化法 、 基因枪法 、 花粉管通道法 。
⑵农杆菌转化法机理： 农杆菌 易感染 双子叶植物 和裸子植物，对多数 单子叶 植物没有感染力。当植物体受损伤时，伤口处的细胞会分泌大量 酚类化合物 ，吸引 农杆菌 移向这些细胞。这时农杆菌中的Ti质粒上的 T-DNA 可转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的 DNA上 。2.将目的基因导入动物细胞
