2015-2016学年高中生物 专题一 基因工程 第2课时 基因工程的基本操作程序学案 新人教版选修3

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1、第2课时　基因工程的基本操作程序[目标导读]　1.结合教材P8图1—6，整体把握并说出基因工程的原理和基本操作程序。2.尝试设计某一转基因生物(例如让大肠杆菌生产鼠的β珠蛋白)的研制过程。[重难点击]　基因工程基本操作程序的四个步骤。1．质粒作为载体所具备的条件(1)能自我复制：能够在受体细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。(2)有切割位点：有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入。(3)具有标记基因：具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(4)无毒害作用

2、：对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死亡。2．DNA的复制过程示意图DNA复制是一个边解旋边复制的过程，以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用细胞内游离的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链，复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。3．基因的表达是指某一基因通过转录、翻译合成相关蛋白质的过程。[课堂导入]　抗软化番茄是通过将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄细胞培育而成的，具有抗软化、耐储存的优点，这种技术需要特定的

3、操作程序，今天我们就来学习基因工程的基本操作程序。探究点一　目的基因的获取1．目的基因：主要是指编码蛋白质的基因。2．获取目的基因的常用方法(1)从基因文库中获取①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，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。②基因文库种类文库类型部分基因文库(如cDNA文库)基因组文库文库大小小大基因中启动子(具有启动作用的DNA片段)无有基因中内含子(位于编码蛋白质序列内的非编码DNA片段)无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种间的

4、基因交流可以部分基因可以(2)利用PCR技术扩增目的基因①原理：DNA双链复制。②过程：a．变性：加热至90～95℃，使DNA中的氢键断裂，双链解开。b．复性：冷却至55～60℃，引物与单链相应互补序列结合。c．延伸：加热至70～75℃，在DNA聚合酶的作用下，沿模板延伸子链，最终合成2条DNA分子。③若PCR过程中，扩增循环的次数是n，则目的基因的量将被扩增2n倍。④PCR技术中因为需要在高温下进行，因此需要特殊的热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。(3)人工合成法：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也

5、可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。归纳提炼两种人工合成目的基因的方法的比较(1)反转录法：主要用于相对分子质量较大而又不知其序列的基因，它是以目的基因的mRNA为模板，借助反转录酶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。其过程如下图：(2)化学合成法：即依照某一蛋白质的氨基酸序列，通过密码子推算出其基因序列，然后直接合成目的基因。其过程如下图：(3)由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达，因此，在获取真核细胞中的目的基因时，一般是用

6、人工合成目的基因的方法。活学活用1．样品DNA经PCR技术扩增，可以获取大量DNA分子克隆。在试管中进行DNA的人工复制(如图)。在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活动的生物体。据图回答下列问题：(1)PCR技术的原理是____________________，图中A过程表示__________。(2)某样品DNA中共含3000个碱基对，碱基数量满足：(A＋T)∶(G＋C)＝1/2，现欲得到100个与样品相同的DNA，至少需要向试管中加入________

7、个腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)A过程也称为DNA的变性，此过程在温度高达90～95℃时才能完成，说明DNA分子具有________性。利用PCR技术获取目的的基因的前提是______________________________。(4)由图中信息分析可知，催化C过程的酶是________，它与正常细胞里的酶的区别是______________。答案　(1)DNA分子半保留复制　DNA解旋(2)99000(3)稳定　要有一段已知目的基因的核苷酸序列(4)DNA聚合酶　能耐高温解析　PCR技术是穆里斯等人在

8、1988年发明的，它是利用DNA双链半保留复制的原理，将基因的核苷酸序列不断地加以复制，使其数量呈指数形式增加。其前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。扩增的过程是目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在耐高温的DNA聚合酶的作用下进行延伸，如此重复循环结合，使目的基因呈指数形式扩增。探究点二　基因表达载体的构建和目的基因的导入1．基因表达载体的构建基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基