2017年高中生物 第1章 基因工程 第1节 基因工程概述（第2课时）学案 苏教版选修3

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1、第2课时　基因工程的实施过程1．简述基因工程的一般过程。2．理解获取目的基因的方法。(重、难点)3．掌握将目的基因导入受体细胞的方法。(重点)4．掌握目的基因的检测和鉴定方法。(重点)　获取目的基因和构建基因表达载体1．获取目的基因(1)通过基因文库获取目的基因：①基因文库的含义：将某种生物细胞的整个基因组DNA切割成大小合适的片段，分别与载体连接起来，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。这个受体菌群体就被称为基因文库。②种类：a．基因组文库：含有一种生物所有的基因。b．部分基因文库：含有一种生物的一部分基因。(2)利用PCR技术扩增目的基因：①原理

2、：DNA分子半保留复制。②场所：生物体外(PCR仪)。③优点：操作简单、容易掌握、结果可靠、较短时间内大量扩增。④发明家：美国科学家穆里斯。(3)通过化学方法直接人工合成目的基因：①仪器：DNA合成仪。②基因特点：比较小、脱氧核苷酸序列已知。2．构建基因表达载体(1)目的：使目的基因进入受体细胞并有效表达，能稳定存在且遗传给后代。(2)组成：一个基因表达载体除了目的基因外，还应包括启动子、终止子和标记基因等。基因表达载体的构建是基因工程的核心，下面图1为基因表达载体的构建过程图，图2为基因表达载体模式图。请据图分析：图2探讨：图1中的①是什么物质？切割目的基因和载体要选用同一种

3、①吗？为什么？提示：限制性核酸内切酶。选用同一种①，因为：选用同一种限制性核酸内切酶切割会产生相同的黏性末端，可以在DNA连接酶的作用下将切割的目的基因和载体连接起来。探讨：图1中②是什么物质？试探讨用②连接目的基因和载体DNA时产生几种可能的连接方式？哪一种是符合要求的连接方式。提示：DNA连接酶。可能有3种连接方式，即目的基因和目的基因相连、载体DNA和载体DNA相连、目的基因和载体DNA相连。其中符合要求的是目的基因和载体DNA相连形成的重组DNA分子。探讨：图2中的抗生素抗性基因属于什么基因？能否将目的基因插入该基因中？为什么？提示：标记基因。不能。标记基因用于鉴定受体

4、细胞是否成功导入目的基因，以便将含目的基因的细胞筛选出来，若有目的基因插入，则标记基因被破坏，无法进一步筛选。1．获取目的基因(1)来源。目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来，也可以用人工方法合成。(2)具体方法。①从已有的物种中分离：从基因文库中提取目的基因。②化学合成法：对于比较小，核苷酸序列已知的目的基因一般用人工合成的方法。如已知氨基酸序列，合成DNA。③反转录法：它是以目的基因的mRNA为模板，合成碱基互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA。④利用PCR技术扩增目的基因。a．PCR的含义：一项在生物体外通过酶促反应有选择地大量扩增目的基因或D

5、NA序列的技术。b．目的：短时间内大量扩增目的基因或DNA序列。c．原理：DNA分子半保留复制。d．特点：操作简单、易掌握、结果可靠，能在短时间内大量复制目的基因或DNA序列。e．步骤：第一步，向离心管加入模板、原料、引物及TaqDNA聚合酶。第二步，加热至94℃，双链DNA解旋为单链DNA。第三步，冷却至55℃，引物与两条单链DNA上的特定部位相互配对。第四步，加热至72℃，热稳定DNA聚合酶(Taq聚合酶)从引物起始进行互补链的合成。如此重复循环多次。f．特点：指数形式扩增。2．PCR技术扩增目的基因与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原则碱基互补配对原料四种脱氧核

6、苷酸条件模板、ATP、酶不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶(Taq聚合酶)细胞内含有的DNA聚合酶结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子特别提醒]提取目的基因的三种方法的应用情况(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过用受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中去获取目的基因。(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法人工合成。(3)如果知道扩增目的基因及两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，则可以通过PCR技术扩增目的基因。3．构建基因表达

7、载体(1)基因表达载体结构。(2)分析。①启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于目的基因上游的一段核苷酸序列，是RNA聚合酶识别和结合的部位。②目的基因：编码相关蛋白质，并形成基因工程产品或产生新的生物性状。③终止子：一段有特殊结构的DNA片段，位于目的基因的尾端，作用是使转录在所需要的地方停止。④标记基因：一般为抗生素抗性基因或荧光蛋白基因等，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因(或目的基因是否导入成功)。(2)基因表达载体的功能。将目的基因导入受体细胞并使之有效表达。(3)基因表达载