2019_2020学年高中生物第1章基因工程第2课时基因工程的原理和技术学案浙科版选修3

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1、第2课时　基因工程的原理和技术[学习目标]　1.简述基因工程的原理。2.概述基因工程基本操作的几个步骤。一、基因工程的原理1.基本原理：让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定和高效地表达。2.变异类型：基因工程属于可遗传变异中的基因重组。归纳总结　(1)在基因工程中，不同DNA链的断裂和连接产生DNA片段的交换和重新组合，形成了新的DNA分子，在这个操作中交换了DNA片段，故属于基因重组。(2)基因工程中的基因重组不同于减数分裂过程中的基因重组。前者属于无性生殖中的基因重组，并发生在不同种生物间，打破了物种间的界限，可以

2、定向地改造生物的遗传特性，此操作均在细胞外进行。例1　科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”，可以携带DNA分子。把它注射入组织中，可以通过细胞的胞吞作用进入细胞内，DNA被释放出来，进入到细胞核内，最终整合到细胞染色体上，成为细胞基因组的一部分，DNA整合到细胞染色体中的过程属于(　　)A.基因突变B.基因重组C.基因互换D.染色体畸变答案　B解析　基因突变是基因内部结构的改变；染色体畸变是以染色体作为研究对象，探讨染色体结构和数目的变化；基因工程是将外源基因导入受体细胞，得到人们所需要的产物，属于基因重组。例2　下列叙述符合基

3、因工程基本原理的是(　　)A.B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后将其DNA整合到细菌DNA上答案　B解析　基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内，使目的基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物，因此，B项为基因工程。方法技巧　正确理解基因

4、工程的5个方面操作对象人们感兴趣的基因(即目的基因)需要的基本要素多种工具酶、目的基因、载体、宿主细胞等常见目的基因植物的抗虫基因、抗病基因、抗除草剂基因、人胰岛素基因和人干扰素基因等完成的场所体外构建重组DNA分子，宿主细胞内表达完成的结果目的基因稳定和高效地表达，产生人们所需的功能物质二、基因工程的基本操作步骤1.获得目的基因的方法(1)已知序列——①用化学方法合成；②用聚合酶链式反应(PCR)扩增。(2)未知序列——从基因文库中获得。2.形成重组DNA分子3.将重组DNA分子导入受体细胞(1)常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌

5、、酵母菌和动植物细胞等。(2)导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞应该选择大肠杆菌，用氯化钙处理大肠杆菌，增加大肠杆菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。4.筛选含有目的基因的受体细胞(1)筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了重组DNA分子。(2)筛选方法举例：由于质粒上有抗生素如四环素的抗性基因，所以含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培养基中生长，而没有接纳重组DNA分子的细胞则不能在这种培养基上生长。经过培养，目的基因能够和质粒一起在宿主细胞内大量扩增。5.目的基因的表达(1)目的基因的表达

6、是指目的基因在宿主细胞中表达，产生人们需要的功能物质。(2)常用方法：从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已成功表达。归纳总结1.获得目的基因的方法方法具体操作从基因文库中获取目的基因建立一个包括目的基因在内的基因文库，它包含DNA分子的所有基因，根据有关信息(如基因的功能、表达产物等)来获取目的基因PCR技术扩增目的基因DNA受热变性解旋为单链→冷却后DNA引物与单链相应互补序列结合→在DNA聚合酶作用下延伸合成互补链人工合成目的基因逆转录法目的基因mRNA单链DNA化学合成法蛋

7、白质氨基酸序列mRNA序列DNA序列目的基因2.形成重组DNA分子的过程目的基因与载体结合的过程，实质上是不同来源的DNA重新组合的过程，是基因工程的核心。其基本过程如下(以质粒作为载体)：3.重组DNA分子导入不同受体细胞的方法生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法(重组DNA分子导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞)显微注射法(将重组DNA分子提纯，用显微注射仪注射到受精卵中)感受态细胞法(Ca2＋处理受体细胞，使其成为感受态细胞，再进行混合)受体细胞体细胞受精卵原核细胞4.目的基因检测与鉴定的“4个层面”例3　

8、人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程如下：―→下列说法正确的是(　　)A.①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、CB.②要用限制性核酸内切酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起C.如果