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1、基因工程的基本操作程序导学案第 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。“幻T学习重难点：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。丄匸扬知识链接1.叙述DNA重组技术操作的三种工具的作用？2 作为载体应该具备哪些条件？最常用的运载体是什么?自主学习（理知识，固基础）基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤:学点一、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 。也可以是一些具有 的因子。2.获取目的基因的方法（1）从基因文库中获取目的基因-_ ilDNA -mg0 0 0
2、0 0 0 ! 导Abjure i I! 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。 种类基因组文库：含有一种生物的 基因。部分基因文库：含有一种生物的 基因，如cDNA文库。 目的基因的获取依据：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基因的翻译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。 PCR含义：是一项在生物体外 特定DNA片段的核酸合成技术。 PCR原 理：DNA。 条件：有一段已知目的基因的 序列，以便根据这一序列合成 。 过程：目的基因 DNA受热形成
3、 ，与结合，然后在的作用下进行延伸形成 DNA 方式：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成 扩增=2n(n为扩增循环的次数)。(3) 人工合成法：如果 ，已知，可以通过 用化学方法人工合成。学点二、基因表达载体的构建基因工程的核心k:佇啞4凱单ib林吗評或磧E =竽卜电退hl叫乂此主.巨#吾悄馬 费白陀一审瓠：？両丰刈吐斗良1込星序刖 叱 TgKI. tSI 4科舱氧料看他、二台特亘史*耳23观KHJSHIfi liflNA * * 催 DNA 咖，址n的串国门或f- MAIM抖世H曲 舛止址制也盘tvi AN站凶我热怅*用KK31. 表达载体的组成：+等。2. 启动子：位于基因的 ，它是和结
4、合的部位，驱动基因转录产生mRN A最终获得所需的 。3. 终止子：也是一段有特殊结构的 ，位于基因的 ，终止4. 标记基因：鉴别受体细胞是否含有目的基因，从而将 筛选出来。常用的标记基因是。5. 表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中 ，并且给下一代；同时使目的基因能够 和作用。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。学点三、将目的基因导入受体细胞（一）转化的概念：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内 和过程。(二)常用的转化方法:1 将目的基因导入植物细胞(1) 农杆菌转化法 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
5、的可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。IB i 转化过程：目的基因插人 农杆菌T导入植物细胞T目的基因整合到植物细胞染色体上T目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。(2) 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。(3) 花粉管通道法花粉管通道法：这是我国科学家独创的一种方法， 是一种十分简便经济的方法(我的的 转基因抗虫棉就是用此种方法获得的)。植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后， 滴加DNA(含目的基因)，使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。2将目的基因导入动物细
6、胞(1) 方法：显微注射技术。(2) 操作程序：目的基因表达载体 t取卵(受精卵)t显微注射t注射了目的基因的受精卵移植到性动物的内发育T新性状动物。3将目的基因导入微生物细胞(1) 原核生物特点： 、多为、相对较少等。(2) 大肠杆菌最常用的转化方法是： 处理细胞t 细胞t表达载体与感受态细胞混合t细胞吸收 DNA分子。学点四、目的基因的检测与鉴定1.检测.首先要检测 ，方法是采用 其次还要检测 ，方法是采用 。 最后检测 ，方法是从转基因生物中提取 ，用相应的进行。2.鉴定：进行的鉴定。如丄 互动探究(释疑惑，升能力)探点一、目的基因的获取问题1.基因的结构是怎样的?探究:ASFUy!r爵
7、it?启中子终ib子亟孙显子 口内呈子问题2.为什么要构建基因文库？直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗?探究：问题3 .基因组文库和 cDNA文库的主要区别是什么？探究:文库类型cDNA文库基因组文库文库大小基因中启动子（具有启动作用的DNA 片段）基因中内含子（位于编码蛋白质序列 内的非编码DNA片段）基因多少物种间的基因交流问题4. PCR技术与DNA复制有何异同?探究:比较项目DNA复制PCR技术不同 占八、场所解旋酶引物合成子链温度特点循环次数产物相同点问题5.提取目的基因的方法有哪些，如何选择合适的方法获取目的基因? 探究：探点二、基因表达载体的构建问题1为何要构建基因表达载体？
8、探究:问题2作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么?Mi純nt皿探究:问题3基因表达载体的构建需要哪些工具酶，如何将目的基因与运载体连接起来形成 重组DNA分子（以质粒为运载体）？探究：问题4将目的基因与载体混合并用DNA连接酶处理后，会出现几种结果，怎样从中筛选处所需要重组质粒？探究：问题5启动子与起始密码子，终止子与终止密码子是否相同，如不同有何区别？探究：探点三、将目的基因导入受体细胞问题1将目的基因直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？探究：问题2.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，你能分析出农杆菌不能将目的基因导入单子叶植物的原因吗？
9、若想将一个抗病基因导入单子叶植物，如小麦，从理论上说，你应该如何做？探究：问题3培育转基因动物时，受体细胞能否采用动物体细胞，为什么采用受精卵？探究：问题4利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系前面有关细胞器功能的知识，结合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？探究: 问题5比较将目的基因导入受体细胞方法?生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法受体细胞转化过程探点四、目的基因的检测与鉴定 问题1为什么要有“目的基因检测与鉴定”这一步?探究:问题2目的基因的检测内容和方法的比较类型步骤检测内容方法结果显示分子检测第一步目的基因是否进入受体细胞是否成功显示
10、岀杂交带第二步目的基因是否转录出 mRNA是否成功显示岀杂交带第三步目的基因是否翻译岀蛋白质是否成功显示岀杂交带个体水平鉴定问题3试分析真核生物的基因导入细菌细胞后，不能正常发挥功效的可能原因探究：问题4.什么叫DNA分子杂交技术？ DNA分子杂交的原理是什么？探究：问题5. 3 -珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的3 -珠蛋白，想一想，应如何进行设计？探究：读题悟法（找规律，明技巧）考点1.目的基因获取以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类生活，请回答下列问题。（1） 获得目的
11、基因的方法通常包括 、 和。（2） 构建基因文库时需要对 DNA分子进行切割和连接所使用的酶分别是 和_。（3） PCRT增目的基因的原理是 ，前提条件是 ，PCR所使用的酶是，该酶具有什么特点？ 。（4） 运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或 ，后者的形状呈 _O（5）若目的基因是人的胰岛素基因，则获取的可能方法有 ，将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和 序列上是相同的。解析：本题主要考查目的基因获取的方法。获取目的基因的方法有从基因文库中获取，PCF技术扩增目的基因和人工合成，其中基因文库包括基因组文库和部分基因文库。构建基 因文库需用限制酶切割某生
12、物的DNA获取DNA片段，并与载体连接，导入受体菌群进行储存，所以还需用到DNA连接酶。PCR技术是生物体外扩增 DNA片段，原理是DNA双链复制，前提 条件是有一小段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据其合成引物。PCR技术用到DNA聚合酶，该酶必须在70-75C条件下发挥作用，故必须耐高温。运送目的基因的载体有质粒和病 毒，质粒为小型环状DNA分子。人胰岛素基因序列已知，所以可用逆转录法构建部分基因文 库，可直接人工合成，也可用PCR技术扩增获得大量目的基因，将人胰岛素基因分别导入大 肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和氨基酸序列上是相同的。答案：（1）从基因文库中获取PCR 技术扩
13、增化学合成（人工合成）（2）限制性核酸内切酶（限制酶）DNA连接酶（3）双链DNA复制 有一小段已知目的基因的核苷酸序列 DNA聚合酶 耐高温（4）质粒 小型环状（双链环状、环状） （5）从基因文库 中获取、PCE技术扩增、人工合成氨基酸考点2.基因表达载体的构建Ti质粒组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌结构示意图（示部分基因及部分限制性内切酶作用位点），据图分析:制合曲11*么编哟产描鹉港却眄严押M综轉d戸4hn跟冈 人工改造时，要使抗虫基因表达，还应插入 。 人工改造时用限制酶n处理，其目的是：第一，去除质粒上的基因，保证T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限
14、分裂和生长；第二，使质粒带有单一限制酶作用位点，有利于 。第三，使质粒大小合适，可以提高转化效率等。 若用限制酶I分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子，并构成重组Ti质粒。分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞，观察到的细胞生长的现象是 。解析：基因表达载体的组成包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等，启动子是 RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA最终获得所需要的蛋白质。tmr和tms分别是编码产物控制合成细胞分裂素和编码产物控制合成吲哚乙酸的基因，用限制酶可将tet tmr之间的片段切除，因此T DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分 裂和生长。改造过的理想质粒已经由限
