基因工程基本操作程序学案

《基因工程的基本操作程序》学历案基因工程，这个听起来颇具科幻色彩的词汇，其实已经在我们的生活中发挥着越来越重要的作用。

从医疗领域的基因治疗到农业中的转基因作物，基因工程正以惊人的速度改变着我们的世界。

那么，基因工程究竟是如何实现的呢？这就涉及到一系列复杂而又精确的基本操作程序。

首先，获取目的基因是基因工程的第一步。

目的基因就是我们希望引入到受体细胞中的特定基因片段。

它可以是从生物体细胞中直接分离出来的，比如通过从细胞中提取 DNA ，然后用特定的限制性内切酶将其切割，从而获得含有目的基因的片段。

也可以通过化学方法人工合成目的基因，比如已知目的基因的核苷酸序列，就可以按照这个序列来合成。

还有一种常见的方法是利用 PCR 技术（聚合酶链式反应）来扩增目的基因。

PCR 就像是一个神奇的“复制机器”，能在短时间内大量复制出特定的 DNA 片段。

获取到目的基因后，接下来就要构建基因表达载体了。

这一步就像是给目的基因打造一个“专属座驾”，让它能够顺利地进入受体细胞并且发挥作用。

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“发动机”，能够启动目的基因的转录；终止子则像是“刹车”，让转录过程在合适的位置停止；标记基因则是“标签”，方便我们筛选出成功导入了基因表达载体的细胞。

构建基因表达载体需要用到多种工具酶，比如限制性内切酶和DNA 连接酶。

限制性内切酶能在特定的位点切割 DNA ，产生粘性末端或平末端；而 DNA 连接酶则能够将切割后的 DNA 片段连接起来，形成一个完整的基因表达载体。

有了基因表达载体，下一步就是将其导入受体细胞。

受体细胞可以是细菌、真菌、动植物细胞等。

导入的方法也多种多样。

对于细菌这样的原核细胞，常用的方法是转化法。

比如用氯化钙处理细菌，增加其细胞壁的通透性，从而让基因表达载体更容易进入细胞。

对于动植物细胞，常用的方法有显微注射法、农杆菌转化法等。

显微注射法就像是用一个极细的注射器，将基因表达载体直接注射到细胞内；农杆菌转化法则是利用农杆菌这种天然的“基因搬运工”，将基因表达载体转移到植物细胞中。

基因工程的基本操作程序学法指导：阅读教材，把重点、难点和问题标记出来，并做好研讨和展示准备。

教学目标：①生命观念：结合生活或生产实例，举例说出基因工程原理及基本操作程序。

②科学探究：针对人类生产或生活的某一需求，在基因工程中选取恰当的技术和方法，尝试设计某一转基因生物的过程。

学习重点：基因工程基本操作程序的四个步骤【自主预习】基因工程的基本操作程序：的获取→ 的构建→将目的基因导入→目的基因的。

一、目的基因的获取1.目的基因是指：。

2.目的基因的获取方法：、、、人工合成目的基因的常用方法有。

（1）从基因文库中获取目的基因(直接分离法)①基因文库的含义基因文库：是指将含有某种生物不同基因的许多，导入受体菌的群体中通过克隆而，各个受体菌分别含有这种生物的，称为基因文库。

②基因文库的种类及构建a.基因组文库：。

构建过程如下：b.部分基因文库：若基因文库中含有一种生物的部分基因，这种基因文库叫做部分基因文库，如文库。

构建过程如下：（2）利用PCR技术扩增目的基因①PCR含义：PCR是的缩写，它是一项在生物体外的核酸合成技术。

②PCR原理：利用的原理，在体外将基因的核苷酸序列不断地加以复制，使其数量成指数形式扩增。

③前提条件：有一段已知目的基因的，以便根据这一序列合成。

引物是一段特定的DNA序列，DNA合成时起指示作用，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。

④扩增过程（P10 图1-8）a.目的基因DNA受热变性后解旋为(加热至90～95℃)；(高温变性)b. 与单链相应互补序列结合，形成局部双链(冷却至55～60℃)；(低温退火)c.然后在(Taq酶)的作用下从引物起始进行互补链的合成，延伸形成(加热至70～75℃)(中温延伸)，如此重复循环多次。

整个过程在中完成。

⑤扩增结果：由于延伸后得到的产物同样可以和引物结合，因而每次循环后目的基因的量可以增加一倍，即成形式扩增(约为2n，n代表扩增循环的次数)。

基因工程的基本操作程序教案第一章：基因工程概述1.1 基因工程的定义解释基因工程的含义和概念强调基因工程在生物技术和农业生产中的重要性1.2 基因工程的历史发展回顾基因工程的发展历程和里程碑事件介绍基因工程的发展趋势和未来展望第二章：基因克隆与DNA重组技术2.1 基因克隆的基本概念解释基因克隆的含义和目的强调基因克隆在基因工程中的重要性2.2 DNA重组技术的原理与应用介绍DNA重组技术的原理和方法强调DNA重组技术在基因克隆和基因工程中的应用第三章：基因转移与表达3.1 基因转移的方法与策略介绍常见的基因转移方法，如转化、转染和感染强调不同基因转移方法的适用范围和优缺点3.2 基因表达的调控与分析介绍基因表达调控的机制和因素强调基因表达分析的方法和技巧第四章：基因编辑技术4.1 基因编辑技术的基本原理介绍基因编辑技术的含义和原理强调基因编辑技术在基因工程中的应用和优势4.2 CRISPR/Cas9基因编辑技术的应用详细介绍CRISPR/Cas9基因编辑技术的原理和方法强调CRISPR/Cas9基因编辑技术在基因工程中的应用案例第五章：基因工程的应用领域5.1 农业领域的应用介绍基因工程在农业生产中的应用，如转基因作物和抗病抗虫植物强调基因工程在提高作物产量和抗逆性方面的潜力5.2 医学领域的应用介绍基因工程在医学领域的应用，如基因治疗和药物研发强调基因工程在疾病治疗和药物研发方面的前景第六章：分子标记技术6.1 分子标记概述解释分子标记的含义和作用强调分子标记在基因工程中的重要性6.2 分子标记技术的方法与应用介绍常见的分子标记技术，如PCR、电泳和探针杂交强调不同分子标记技术的适用范围和优缺点第七章：基因表达谱分析7.1 基因表达谱分析的基本概念解释基因表达谱分析的含义和目的强调基因表达谱分析在基因工程中的重要性7.2 基因表达谱分析的方法与技术介绍常见的基因表达谱分析方法，如Northern blot、微阵列和测序强调不同基因表达谱分析方法的适用范围和优缺点第八章：基因敲除与基因沉默8.1 基因敲除技术的基本原理解释基因敲除的含义和原理强调基因敲除技术在基因工程中的应用和优势8.2 基因沉默技术的方法与应用介绍常见的基因沉默技术，如RNA干扰和CRISPR/Cas9强调不同基因沉默技术的适用范围和优缺点第九章：基因工程生物的安全性与伦理问题9.1 基因工程生物的安全性讨论基因工程生物对生态系统和人类健康的影响强调转基因生物的安全评估和监管措施9.2 基因工程伦理问题讨论基因工程在伦理方面的争议和挑战强调基因工程伦理原则和社会责任第十章：基因工程实验操作实例10.1 基因克隆与表达的实验操作详细讲解基因克隆与表达的实验步骤和方法提供实验操作实例和技巧10.2 基因编辑的实验操作详细讲解基因编辑的实验步骤和方法提供实验操作实例和技巧重点和难点解析六、分子标记技术分子标记的选择与设计：如何选择合适的分子标记，以及如何设计分子标记，是实验成功的关键。

生物选修3（二）专题1 基因工程1．2 基因工程的基本操作程序寄语；春光正好，最适奋马扬鞭；青春年少，更宜发愤图强。

学习目标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。

学习重点和难点1学习重点：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。

自主学习一、目的基因的获取：1．目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的。

2．获取目的基因的方法(1)从基因文库中获取目的基因①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多，导入受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

基因组文库：含有一种生物的基因②种类cDNA文库：含有一种生物的基因③目的基因的获取根据基因的有关信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。

(2)利用PCR技术扩增目的基因。

①PCR：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。

②条件：已知目的基因的序列。

③过程：目的基因DNA受热形成，与结合，然后在_________的作用下进行延伸形成DNA。

④方式：指数扩增=2n(n为扩增循环的次数)(3)人工合成法：基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。

典例1 下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( )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人工合成A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③二、基因表达载体的构建1．表达载体的组成：目的基因++ +标记基因等。

2．启动子：位于基因的，它是和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。

3．终止子：位于基因的，终止。

4．标记基因：受体细胞是否含有目的基因。

5．表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；同时使目的基因_________________和发挥作用。

6．不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建上也会有所差别。

高中生物《基因工程的基本操作程序》学案1新人教版选修3【学习要求】1、简述基因工程的原理及技术分析基因工程研究的理论基础2、简述基因工程基本操作程序的四个步骤3、说出目的基因的获得、运载体的构建、目的基因的导入与检测等常用的方法及其基本原理【自主学习】基因工程也叫做基因拼接技术、重组DNA技术，是指在体外通过人工“剪切”和拼接等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞内表达。

基因工程的诞生和发展大约经过了三个时期：1973-1976为开始期；1977-1981为发展期；1982年以后为迅猛发展和实际应用期。

1973年，科恩和博耶实验获得重组质粒，重组DNA技术由此诞生。

不久，有科学家将真核生物非洲爪蟾的基因导入大肠杆菌，使大肠杆菌产生了非洲爪蟾的信使RNA（mRNA），表明真核生物的基因可以在原核生物中得到表达。

1974-1976年，美国、日本、西欧等分别制定不同的安全条例。

1977年，美国科学家使生长激素抑制素基因在大肠中表达成功。

1978年，人胰岛素在大肠杆菌中成功合成。

1979年，人生长激素基因在大肠杆菌中得以表达。

1980年，人干扰素基因在大肠杆菌中成功表达。

1982年，美国科学家帕米特培育成功带有大鼠生物激素基因的巨型小鼠，表明外源基因可以转入动物的受精卵基因组中并可以在受精卵发育成的新个体中表现出外源基因所决定的性状态。

1、基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：（1）__________________________________（2）__________________________________（3）__________________________________（4）__________________________________2、目的基因的获取实施基因工程的第一步（1）目的基因的含义：主要指____________________________________（2）目的基因的获取途径：①从基因文库中获取目的基因（从自然界中已有的物种中分离出来）基因文库：部分基因文库：基因组文库：cDNA文库②利用PCR（聚合酶链式反应）技术扩增原理：DNA双链的原理，将基因的核苷酸不断地加以复制，使其数量呈方式增加。

1.2基因工程的基本操作程序学习目标：1.简述基因工程原理及基本操作程序。

2.明确获取目的基因的方法。

3.掌握将目的基因导入受体细胞的方法。

4.掌握目的基因检测与鉴定的方法。

知识体系梳理一、目的基因的获取1.从基因文库中获取基因文库种类：。

2.利用PCR技术扩增目的基因(1)含义:是一项在生物体外的核酸合成技术。

(2)原理:④。

(3)过程:第一步,加热至90~95 ℃DNA解链为⑤;第二步,冷却至,引物与两条单链DNA;第三步,加热至70~75 ℃,从引物起始进行互补链的合成。

(4)特点:形式扩增。

3.人工合成法:如果基因较小,又已知,可以通过用化学方法直接人工合成。

二、基因表达载体的构建1.组成:目的基因、、、标记基因。

2.功能:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以给下一代;使目的基因能够和发挥作用。

3.启动子:位于基因的首端,是酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA。

4.终止子:位于基因的尾端,功能是终止。

5.标记基因:鉴别受体细胞中是否含有,从而将符合要求的受体细胞筛选出来。

三、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,并且在受体细胞内和表达的过程。

2.导入植物细胞的方法:、基因枪法、。

农杆菌特点:易感染双子叶植物和裸子植物;Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上。

3.导入动物细胞的方法:显微注射技术。

4.导入微生物细胞的常用处理方法:用Ca处理受体细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。

四、目的基因的检测与鉴定1.检测及方法(1)检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因,采用DNA分子杂交技术。

(2)检测目的基因是否转录出了mRNA,采用分子杂交技术。

(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质,采用抗原—抗体杂交技术。

2.鉴定:除了分子检测外,还需要进行个体生物学水平的鉴定,如抗虫、抗病鉴定等。

基因工程基本的操作程序（一）姓名_______班级________教师寄语：信心就是力量，态度决定一切，习惯铸就成功知识回顾：1.限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶作用的部位是____________2.运载体具备的几个条件？知识新授请回忆必修二中基因操作的基本步骤是什么？看选修三中基本的操作步骤是什么？一.目的基因的获取(1)传统方法：________________________________与________________________________(2)目的基因主要是_____________________，请至少举三个例子(3)目前常用方法：______________________、_____________________、_______________ _从基因文库中获取目的基因：概念：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入_______________中储存，各个受体菌分别含有____生物的____基因，称为___________种类：______________与_____________（）试举例？基因文库的构建模式图如何从基因文库中获取目的基因？依据：________________________________________如：_____________________、___________________________、_______________________ 、______________________、_______________________生物技术资料卡补充知识：原核细胞的基因结构真核细胞的基因结构思考：编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞的基因结构一样长吗？利用PCR技术扩增目的基因①概念：PCR全称为___________________，是一项在生物________复制___________的核酸合成技术。

《基因工程的基本操作程序》教案教学内容：基因工程的基本操作程序教学目标：1.了解基因工程的基本概念和原理2.掌握基因工程的基本操作步骤3.学会在实验室中进行基因工程实验教学重点：1.基因工程的概念和原理2.基因工程的基本操作步骤3.基因工程实验的操作技巧教学难点：1.基因工程实验中的操作技巧2.实验室安全操作规范教学准备：1.实验室设备和材料2.基因工程实验操作步骤3.安全操作规范教学流程：一、导入（5分钟）教师引导学生讨论生命科学领域中的基因工程技术，并简要介绍基因工程的概念和应用领域。

二、基因工程的基本原理（15分钟）1.解释基因工程的概念和作用2.介绍基因工程的基本原理，包括基因克隆、DNA插入和转染等技术3.展示基因工程在生物学和医学领域中的应用案例三、基因工程的基本操作步骤（20分钟）1.DNA提取：介绍DNA提取的方法和步骤2.酶切：解释酶切的原理和操作步骤3.连接：介绍DNA连接的技术和操作步骤四、基因工程实验操作演示（30分钟）1.展示基因工程实验操作流程2.演示DNA提取、酶切和连接等操作步骤3.提醒学生注意实验室安全操作规范五、学生实验操作练习（30分钟）1.学生分组进行基因工程实验操作练习2.指导学生按照操作步骤进行实验操作3.辅导学生解决实验中遇到的问题和困难六、实验结果分析和讨论（20分钟）1.学生根据实验结果进行数据分析和讨论2.引导学生思考实验中所遇到的问题和解决方法3.分享学生实验结果和心得体会七、课堂总结（10分钟）教师总结本节课的教学内容，强调基因工程的重要性和应用前景。

鼓励学生继续深入学习和探索生命科学领域。

八、作业布置（5分钟）布置基因工程实验报告撰写任务，要求学生结合实验结果撰写实验报告，并分享实验心得和收获。

教学反思：通过本节课的教学，学生对基因工程的基本概念和原理有了更深入的了解，掌握了基因工程的基本操作步骤和技巧。

学生通过实验操作练习，提高了实验操作能力和团队合作意识。

《基因工程的基本操作程序》学历案基因工程是现代生物技术的核心领域之一，它能够按照人们的意愿，对生物的基因进行定向改造，从而创造出具有特定性状的新生物。

要实现基因工程，就需要遵循一系列基本的操作程序。

下面我们就来详细了解一下基因工程的基本操作程序。

一、获取目的基因目的基因是我们期望在受体细胞中表达和发挥作用的特定基因。

获取目的基因的方法主要有以下几种：1、从基因文库中获取基因文库是包含了某种生物全部基因的许多 DNA 片段的集合。

我们可以根据目的基因的有关信息，从基因文库中找到所需的基因。

2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 技术（聚合酶链式反应）可以在体外快速大量地扩增特定的基因片段。

通过设计一对特异性引物，经过多次循环的变性、退火和延伸过程，使目的基因得以扩增。

3、人工合成法如果目的基因的序列较短且已知，或者通过化学方法合成基因的成本较低，可以采用人工合成的方法获取目的基因。

二、构建基因表达载体获取了目的基因后，需要将其构建到基因表达载体中，才能导入受体细胞并使其表达。

基因表达载体一般由目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分组成。

启动子是一段能够驱动基因转录的 DNA 序列，它决定了基因在何时何地进行表达。

终止子则是转录终止的信号。

标记基因用于筛选和鉴定含有目的基因的受体细胞。

构建基因表达载体的过程需要使用限制酶和DNA 连接酶等工具酶。

限制酶能够识别特定的核苷酸序列并切割 DNA 分子，DNA 连接酶则能够将切割后的 DNA 片段连接起来。

三、将目的基因导入受体细胞将构建好的基因表达载体导入受体细胞，是基因工程的关键步骤之一。

常用的导入方法有以下几种：1、农杆菌转化法对于植物细胞，常使用农杆菌转化法。

农杆菌中的 Ti 质粒上的TDNA 能够转移并整合到植物细胞的染色体 DNA 上。

2、基因枪法基因枪法适用于单子叶植物，它是利用高速微弹将包裹有目的基因的 DNA 分子直接打入受体细胞。

3、花粉管通道法在植物授粉后，向子房注射含有目的基因的溶液，利用花粉管通道使目的基因进入受精卵。

1．2基因工程的基本操作程序一、基因工程的基本操作程序：①目的基因的；②的构建；③将目的基因；④目的基因的。

二、基因工程的基本操作程序：（一）目的基因的获取1．目的基因：主要是指的基因，也可以是一些具有作用的因子。

2.的基因的获取：目的基因可以从中分离出来，也可以用合成。

常用的方法有以下几种：（1）从基因文库中获取目的基因①基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）基因组文库 cDNA文库如根据基因的、的、基因在染色体上的、基因的，以及基因的等特性。

（2）利用PCR技术扩增目的基因①PCR是____________________________________技术，是的缩写。

②原理：____________________。

③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_________。

④条件：DNA模板、。

⑤扩增过程：（根据课本第10页，图1-8回答问题）a．变性（℃）：目的基因DNA受热变性后接连为单链；b．退火（冷却℃）：与单链相应互补序列结合；c．延伸（℃）：在的作用下进行延伸Taq酶的特点是。

PCR技术与DNA复制的比较：（3）化学法直接合成：适用于基因比较，核苷酸序列又。

（二）——基因工程的核心1．基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中能，并且可以，同时，使目的基因能够。

2．基因表达载体= + + +（1）启动子：是一段有特殊结构的，位于基因的，它是识别和结合的部位，有了它才能驱动基因，最终获得所需要的蛋白质。

（2）终止子：也是一段有特殊结构的，位于基因的，相当于一盏红色信号灯，使在所需要的地方停止下来。

（3）标记基因：作用是为，从而将含有目的基因的细胞出来，如基因。

3．构建基因表达载体的过程：用（同、不同）种限制酶去切目的基因与运载体，再用使其连接,形成重组DNA分子。

（三）将目的基因导入受体细胞将目的基因受体细胞，并且在受体细胞内和的过程，称为转化。