基因工程的基本操作程序?qū)W(xué)案高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

3.2基因工程的基本操作程序?qū)W案班級(jí)：姓名：學(xué)習(xí)目標(biāo)：闡明基因工程的原理和基本操作程序。針對(duì)人類生產(chǎn)或生活中的某一需求，選取適當(dāng)?shù)幕蚬こ痰募夹g(shù)和方法，嘗試設(shè)計(jì)獲得某一轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的方案。嘗試進(jìn)行PCR的基本操作并用電泳鑒定PCR的產(chǎn)物。一、目的基因的篩選與獲取1.目的基因概念：在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期產(chǎn)物等相關(guān)的基因。2.目的基因作用：根據(jù)不同需要，目的基因不同，它主要是指的基因。3.實(shí)例：與生物抗逆性、優(yōu)良品質(zhì)、生產(chǎn)藥物、毒物降解和工業(yè)用酶等相關(guān)的基因。例：蘇云金桿菌通過產(chǎn)生蘇云金桿菌伴胞晶體蛋白（Bt抗蟲蛋白），破壞鱗翅目昆蟲的消化系統(tǒng)殺死棉鈴蟲。Bt抗蟲蛋白基因簡(jiǎn)稱Bt基因就是培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉用到的目的基因。Bt抗蟲蛋白的抗蟲原理？當(dāng)Bt抗蟲蛋白被分解為多肽后，多肽與害蟲腸上皮細(xì)胞的結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，最后造成害蟲死亡?？瓜x棉中的Bt抗蟲蛋白會(huì)不會(huì)對(duì)人畜產(chǎn)生危害？Bt抗蟲蛋白只有在某類昆蟲腸道的環(huán)境中才能表現(xiàn)出毒性，而人和牲畜的胃液呈，腸道細(xì)胞也沒有，因此，Bt抗蟲蛋白不會(huì)對(duì)人畜產(chǎn)生上述影響。（1）方法：從相關(guān)的已知和清晰的基因中進(jìn)行篩選。測(cè)序技術(shù)、序列數(shù)據(jù)庫(kù)GenBank）、序列比對(duì)工具（如BLAST）等的應(yīng)用，越來越多的基因的結(jié)構(gòu)和功能為人們所知，為找到合適的目的基因提供了更多的機(jī)會(huì)和可能。（2）實(shí)例：測(cè)序技術(shù)、序列數(shù)據(jù)庫(kù)GenBank）、序列比對(duì)工具（如BLAST）等的應(yīng)用，越來越多的基因的結(jié)構(gòu)和功能為人們所知，為找到合適的目的基因提供了更多的機(jī)會(huì)和可能。（1）全稱：（2）原理：（3）優(yōu)點(diǎn)：（4）PCR所需的條件參與的組分在DNA復(fù)制中的作用提供DNA復(fù)制的模板合成DNA子鏈的原料催化合成DNA子鏈?zhǔn)鼓透邷氐腄NA聚合酶能夠從引物的3’端開始連接脫氧核苷酸引物是一小段能與的一段堿基序列互補(bǔ)配對(duì)的短鏈核酸。PCR反應(yīng)緩沖液中一般要添加，以便激活耐高溫的DNA聚合酶。（5）PCR擴(kuò)增的過程：結(jié)果：1個(gè)模板DNA分子經(jīng)過n輪PCR，可以擴(kuò)增出個(gè)DNA片段。PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點(diǎn)原則原料條件模板、能量、酶不同點(diǎn)解旋方式DNA在下變性解旋催化場(chǎng)所體外復(fù)制細(xì)胞內(nèi)（主要在細(xì)胞核內(nèi)）酶耐高溫的DNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶結(jié)果DNA（基因）片段完整的DNA分子（6）PCR產(chǎn)物的鑒定：常采用鑒定PCR的產(chǎn)物。：、、。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建—基因工程的核心補(bǔ)充：真核生物的基因結(jié)構(gòu)原核生物的基因結(jié)構(gòu)1.目的：讓目的基因在受體細(xì)胞中，并遺傳給下一代；同時(shí)，使目的基因能夠和發(fā)揮作用。2.過程：見教材3.基因表達(dá)載體的組成：?jiǎn)?dòng)子：。特殊類型：誘導(dǎo)型啟動(dòng)子（當(dāng)誘導(dǎo)物存在時(shí)，可以激活或抑制目的基因的表達(dá)）。終止子：使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來。標(biāo)記基因：。復(fù)制原點(diǎn)：DNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)，也是復(fù)制的起點(diǎn)。對(duì)比啟動(dòng)子終止子起始密碼子終止密碼子所在位置DNADNAmRNAmRNA

作用RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)，的起始點(diǎn)的終點(diǎn)的起始點(diǎn)AUG(甲硫氨酸）GUG（纈氨酸）的終點(diǎn)（UAA、UGA、UAG)三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（1）花粉管通道法（我國(guó)獨(dú)創(chuàng)—將Bt基因?qū)朊藁?xì)胞）①用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中。②在植物受粉后的一定時(shí)間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入胚囊。（2）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化：指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和的過程。在自然條件下侵染在自然條件下侵染植物和植物，而對(duì)大多數(shù)植物沒有侵染能力。農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含有，當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后，能將Ti質(zhì)粒上的轉(zhuǎn)移到被侵染的細(xì)胞，并且將其整合到該細(xì)胞的上。（1）常用方法：（2）受體細(xì)胞：（1）常用方法：處理（2）目的：使細(xì)胞處于一種的生理狀態(tài)。（3）優(yōu)點(diǎn)：繁殖快，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少，易于培養(yǎng)。四、目的基因的檢測(cè)與鑒定類

型檢測(cè)內(nèi)容方

法分子水平受體細(xì)胞的上是否插入了目的基因等技術(shù)目的基因是否出了mRNA目的基因是否成蛋白質(zhì)個(gè)體生物學(xué)水平個(gè)體是否具有相應(yīng)性狀抗蟲鑒定、抗病鑒定等【習(xí)題鞏固】1．下列有關(guān)PCR的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A．PCR擴(kuò)增過程中雙鏈DNA的解開不需要解旋酶B．用于PCR擴(kuò)增的DNA聚合酶是一種耐高溫的酶C．延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP和4種核糖核苷酸D．復(fù)性過程中引物與模板鏈的結(jié)合遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則2．下列有關(guān)基因表達(dá)載體的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A．具有復(fù)制原點(diǎn)，使目的基因能在受體細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)增B．具有啟動(dòng)子，作為翻譯多肽鏈的起始信號(hào)C．具有標(biāo)記基因，有利于目的基因的檢測(cè)和篩選D．具有目的基因，以獲得特定的基因表達(dá)產(chǎn)物3．下列技術(shù)依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原理的是（

）①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因

②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA

③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)

④通過觀察害蟲吃棉葉是否死亡判斷棉花是否被賦予了抗蟲特性A．①②③④ B．①② C．①②④ D．①②③4．下圖為基因工程中基因表達(dá)載體的模式圖，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A．基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建B．圖中啟動(dòng)子位于目的基因的首端，是核糖體識(shí)別和結(jié)合的部位C．復(fù)制原點(diǎn)是基因表達(dá)載體在受體細(xì)胞中獨(dú)立復(fù)制和穩(wěn)定存在所必需的D．抗生素抗性基因