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第2节基因工程的基本操作程序

第1课时目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建

[学习目标]1.简述PCR的原理、条件及过程。2.简述基因表达载体的组成及构建过程。

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____________。

(2)____________的构建。

(3)将目的基因导入________。

(4)目的基因的________。

2．目的基因

(1)概念：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__________等的基因就是目的基因。

(2)作用：根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指______________的基因。

(3)类型：与________、________、________和工业用酶等相关的基因，如培育转基因抗虫棉用到的________________，即Bt基因。

3．筛选合适的目的基因：从___________________的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。

4．获取目的基因的方法

(1)人工合成目的基因。

(2)常用________特异性地快速扩增目的基因。

(3)通过构建基因文库来获取目的基因。

5．利用PCR获取和扩增目的基因

(1)含义：PCR是________________的缩写。它是一项在体外提供参与DNA复制的____________与____________，对目的基因的______________进行大量复制的技术。

(2)原理：____________。

(3)基本条件

①场所：在一定的__________液中进行，其中一般要添加Mg2＋。

②模板：DNA母链。

③原料：4种________。

④酶：________的DNA聚合酶。

⑤引物：使DNA聚合酶能够从引物的____端开始连接脱氧核苷酸。

(4)过程

①变性：当温度超过____℃时，双链DNA________为单链。

②复性：当温度下降到____℃左右时，________通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。

③延伸：当温度上升到____℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在________________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。

(5)上一轮循环的产物可以作为下一个循环的________，因而每一次循环后目的基因的量可以________，即成________形式扩增(约为2n，其中n为扩增循环的次数)。

(6)鉴定：常采用________________来鉴定PCR的产物。

判断正误

(1)PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应()

(2)PCR扩增技术中，需用解旋酶使双链DNA解聚()

(3)PCR过程使用的DNA聚合酶的特点是耐高温()

(4)PCR技术中，DNA模板链上碱基G和C的比例越高，DNA变性解链的温度就越高()

任务一：PCR扩增技术

图1、图2分别是PCR扩增技术相关过程，请思考回答下列问题：

1．PCR扩增的是完整的模板DNA分子吗？并说明理由。

2．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？比例是多少？

3．如果已知某目的基因的序列和结构，利用PCR筛选和扩增出该目的基因的关键是什么？

4．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。

5．要保证目的基因能与载体相连接，还要对引物进行什么操作？

6．如果循环n次，则共需消耗多少对引物？

PCR中的数量关系

复制次数

1

2

3

n

DNA分子数

2

4

8

2n

含引物的DNA分子数

2

4

8

2n

含其中一种引物的DNA分子数

1＝21－1

3＝22－1

7＝23－1

2n－1

同时含两种引物的DNA分子数

0＝21－2

2＝22－2

6＝23－2

2n－2

共消耗引物的对数

1＝21－1

3＝22－1

7＝23－1

2n－1

含脱氧核苷酸链等长的DNA分子数

0＝21－2

0＝22－4

2＝23－6

2n－2n

1．(2023·山西太原高二诊断)下列有关获取目的基因的叙述，错误的是()

A．目的基因就是编码蛋白质的基因

B．获取目的基因是基因工程的第一步

C．来自苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因可作为转基因抗虫棉的目的基因

D．序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会

2．如图表示利用PCR技术扩增目的基因的部分过程，其原理与细胞内DNA复制类似。下列有关叙述错误的是()

A．耐高温的DNA聚合酶总将游离的脱氧核苷酸连接到3′端

B．在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段

C．引物之间或引物自身发生碱基互补配对，则不能有效扩增目的基因

D．从理论上推测，第三轮循环产物中含有