2017-2018学年高二生物人教版选修三教学案：1.2+基因工程的基本操作程序+Word版含答案.docVIP

一、基因工程的基本操作程序 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。 二、目的基因的获取 1．目的基因 主要是编码蛋白质的结构基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 2．获取目的基因的依据 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，基因的表达产物蛋白质。 3．目的基因的获取方法 (1)从基因文库中获取目的基因 基因文库含义：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。 基因文库种类 (2)利用PCR技术扩增目的基因 PCR技术全称是多聚酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 原理：DNA双链复制。 扩增过程 变性：目的基因DNA受热变性后解链为单链 ↓ 复性：引物与单链相应互补序列结合 ↓ 延伸：在DNA聚合酶作用下延伸子链 (3)人工合成法：适于合成基因较小，且核苷酸序列已知的目的基因。 三、基因表达载体的构建——基因工程的核心 1．基因表达载体的组成 (1)目的基因。 (2)启动子 (3)终止子 (4)标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因。 2.基因表达载体的功能 (1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。 (2)使目的基因能够表达和发挥作用。 四、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，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 2．导入不同类型生物细胞的方法 (1)导入植物细胞 方法 受体细胞：植物体细胞。 (2)导入动物细胞 (3)导入微生物细胞 方法：用 Ca2＋处理细胞，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)。 受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌细胞)。 原核生物的特点：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少等。 五、目的基因的检测与鉴定 1．分子水平上的检测与鉴定 (1)DNA分子杂交技术 (2)抗原—抗体杂交技术：用于检测目的基因是否翻译出蛋白质。 2．个体生物学水平上的检测与鉴定 如一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后，是否赋予了植物抗虫或抗病特性，需要做抗虫或抗病的接种实验。 [共研探究] 1．目的基因的获取 获取目的基因是实施基因工程的第一步，随着科学技术的发展，目前获取目的基因的常用方法有以下几种。阅读教材相关内容，结合提供的资料，完成下面的思考。 (1)目的基因主要是指编码蛋白质的基因。 (2)目的基因的获取方法有从基因文库中获取、PCR技术扩增和人工合成三种。 直接分离：从自然界中已有的物种中分离，如从基因文库中获取。 a．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。 b．基因文库种类 文库类型 cDNA文库 基因组文库 文库大小 小 大 基因中启动子(具有启动作用的DNA片段) 无 有 基因中内含子(位于编码蛋白质序列内的非编码DNA片段) 无 有 基因多少 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因 文库类型 cDNA文库 基因组文库 物种间的基因交流 可以 部分基因可以 c.基因组文库含有一种生物的全部基因，而cDNA文库只含有一种生物的部分基因，二者都是基因文库。 人工合成法：如果基因较小，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。人工合成包括利用DNA进行化学合成和反转录法。 利用PCR技术扩增目的基因的条件、过程 a．原理：DNA复制。 b．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引物。 c．条件：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸。 d．过程： 2．DNA复制与PCR技术的比较 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 细胞外 酶 解旋酶、普通的DNA聚合酶等 耐热的DNA聚合酶(Taq酶) 温度条件 细胞内温和条件 需控制温度，在较高温度下进行 合成的对象 DNA分子 DNA片段或基因 [总结升华] 获取目的基因方法的比较 方 法 基因文库的构建 PCR技 术扩增 人工合成 过程 供体细胞中的DNA ↓限制酶 许多DNA片段 ↓连接 表达载体 ↓导入 受体细胞 ↓ 外源DNA扩增，产生特定性状 ↓分离 目的基因 目的基因的mRNA ↓反转录 单链DNA ↓合成 双链DNA ↓插入载体 ↓导入 受体菌群 (cDNA文库) ↓分离 目的基因 蛋白质的氨 基酸序列 ↓推测 mRNA的 核苷酸序列 ↓推测 基因的核苷酸序列 化学合成 目的基因 优点 操作简单 专一性强 可在短时间内大量扩增目的基因 专一性强，可