浙科版生物选修3第二节《 基因工程的原理和技术》word教案

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1、第二节基因工程的原理和技术【教学目标】知识与能力方面：1．简述基因工程的原理2．描述基因工程基本步骤的几个步骤3．举例说出筛选含有目的基因的受体细胞的原理过程与方法方面：运用基因工程的技术，提出解决某一实际问题的方案情感态度、价值观方面：关注基因工程的发展，体会S、T、S三者之间的关系。【教学重点】基因工程的基本操作步骤【教学难点】从基因文库中获取目的基因筛选含有目的基因的受体细胞【教学方法】讲授法。【教学课时】1课时。【教学过程】导入新课）复习：基因工程的操作工具：限制性核酸内切酶DNA连接酶运载体或载体）提出问题）﹙先解决为什么要分五个步骤的问题，然后解决每一

2、步骤的技术方法问题。﹚1．为什么要有“目的基因的获取”这一步？学生活动）引导学生看本专题题图中基因工程的概念：“基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。”可以说这既是概念，也是原理。这里所说的“更符合人们需要”，就是目的，那么更符合人们需要的那个基因就是目的基因了。有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。2．为什么要有“表达载体的构建”这一步？学生活动）思考：单独的DNA片段──目的基因是不能稳定遗传的。课文中谈到构建表达载体的目的是为了使

3、目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能表达和发挥作用。3.为什么要有“目的基因导入受体细胞”这一步？学生活动）思考讨论：教材指出含有目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。4.为什么要有“筛选含有目的基因的受体细胞学生活动）思考讨论：这是因为目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传只有通过检测、鉴定才能得知。5.为什么要有“目的基因的表达”这一步？学生活动）思考讨论：目的基因在受体细胞中的表达与否，决定了基因工程是否最终成功，必须进行鉴定，确定其是

4、否表达。学习过程：一、目的基因的获取（问题引入）“目的基因的获取”有什么方法呢？你能推测出由mRNA反转录形成cDNA的过程大致分为哪些步骤吗？（学生活动）学生思考讨论。（总结归纳）1970年，特明H.M.Temin）和巴尔的摩D.Baltimore）证实了RNA病毒中含有一种能将RNA转录成DNA的酶，这种酶被称为依赖RNA的DNA聚合酶，由于与中心法则中的从DNA到RNA的转录是反向的，所以称为反转录酶reversetranscriptase）。反转录酶既可以利用DNA又可以利用RNA作为模板合成与之互补的DNA链。像其他DNA聚合酶一样，反转录酶也以5′→3

5、′方向合成DNA的过程图1-3）。图1-3由mRNA反转录形成cDNAcDNA合成过程是：第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。第二步，核酸酶H使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解，使之变成单链的DNA。第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。1.PCR的扩增过程是怎样的？PCR扩增是获取目的基因的一种非常有用的方法，也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。PCR的扩增反应过程包括以下几个主要过程。第一步：将反应体系包括双链模板、引物、耐高温的DNA

6、聚合酶、四种脱氧核糖核苷酸以及酶促反应所需的离子等）加热至90～95℃，使双链DNA模板两条链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为互补链聚合反应的模板。第二步：将反应体系降温至55～60℃，使两种引物分别与模板DNA链3′端的互补序列互补配对，这个过程称为复性。第三步：将反应体系升温至70～75℃，在耐高温的DNA聚合酶催化作用下，将与模板互补的单个核苷酸加到引物所提供的3-OH上，使DNA链延伸，产生一条与模板链互补的DNA链。上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR

7、扩增仪中完成的。2.如何从基因文库中找到所需要的基因？从基因文库中找到目的基因是一件比较复杂的事情，要根据目的基因已有的某些信息来进行。下面介绍一种根据基因的部分核苷酸序列找到目的基因的方法。第一步，通过PCR方法将目的基因已知的部分核苷酸序列扩增出来，进行放射性同位素标记也可以用别的标记方法进行，如生物素、荧光素等），即用标记了放射性同位素的目的DNA片段作为探针，与扩增出来的DNA杂交。第二步，将基因文库中的所有菌落转移至硝酸纤维膜上也可以用其他类型的膜），然后，通过处理溶解消化掉细菌中的蛋白质，并使DNA固定在膜上。第三步，按Southern杂交的方法进行杂

8、交。第四步