2018-2019学年高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序1.2.1目的基因的获取和基因表达载体的构建学案新人教版选修

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1、1．2.1　目的基因的获取和基因表达载体的构建[学习目标]　1.说出基因工程的基本操作程序。2.理解获取目的基因的途径。3.说出基因表达载体的构建的目的与组成。方式一　抑制疾病传播的转基因蚊子巴西等拉美国家深受致倦库蚊的危害。致倦库蚊可携带多种病毒和寄生虫，能够传播脑炎、丝虫等传染病，而这些传染病常年在拉美国家肆虐。为了抑制疾病的传播，巴西科学家培育出了一种转基因雄性致倦库蚊。科学家在雄性致倦库蚊体内植入一种特殊基因，当具该基因的转基因雄蚊与野生雌蚊交配时，这种基因可以进入雌蚊的基因组，并使雌蚊死亡

2、，从而减少了该种蚊子的数量，达到抑制疾病传播的目的。怎样才能最终得到转基因雄蚊呢？让我们一起来学习基因工程的基本操作程序吧！方式二　师：出示我国有知识产权的转基因抗虫棉的培育图解：问：转基因抗虫棉的培育需要哪些步骤？学生看图并回答：首先要获得目的基因，其次将目的基因连接到Ti质粒上，然后将重组的Ti质粒导入受体细胞，最后要重建转基因植物。根据学生回答补充：还需检测抗虫基因是否已经进入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲。一、目的基因的获取1．基因工程的基本操作程序(1)目的基因的获取。(2)基因表达

3、载体的构建。(3)将目的基因导入受体细胞。(4)目的基因的检测与鉴定。2．目的基因的获取(1)目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。(2)常见方法①从基因文库中获取a．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，称为基因文库。b．种类c．提取依据：基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性。②利用PCR技术扩增目的基因a．PCR的含义：是

4、一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。b．目的：短时间内大量扩增目的基因。c．原理：DNA双链复制。d．前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列。e．过程第一步：加热至90～95℃，DNA解链为单链；第二步：冷却至55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶(Taq酶)从引物起始进行互补链的合成。如此重复循环多次。f．结果：每一次循环后，目的基因的量可以增加一倍，即成指数形式扩增(约为2n，n为扩增循环的次数)。③化学方法直接人工合成a．条件：基因比较小

5、，核苷酸序列又已知。b．方法：借助DNA合成仪用化学方法直接人工合成。归纳总结1.PCR技术与细胞内DNA复制的比较比较项目细胞内DNA复制PCR技术区别解旋方式解旋酶催化DNA在高温下变性解旋场所主要在细胞核内细胞外酶解旋酶、DNA聚合酶热稳定DNA聚合酶温度细胞内温和条件控制温度，需在不同温度下进行结果合成整个DNA分子扩增特定的DNA片段或基因联系(1)模板：均需要脱氧核苷酸双链作为模板(2)原料：均为四种脱氧核苷酸(3)酶：均需DNA聚合酶(4)引物：都需要引物，使DNA聚合酶从引物开始进行

6、互补链的合成2.获取目的基因的方法比较方法从基因文库获取PCR技术扩增化学方法直接人工合成基因组文库部分基因文库(如cDNA文库)过程供体细胞中的DNA↓限制酶许多DNA片段↓连接表达载体↓导入受体菌群↓外源DNA扩增，产生特定性状↓分离目的基因目的基因的mRNA↓反转录单链DNA↓合成双链DNA↓插入载体↓导入受体菌群(cDNA文库)↓分离目的基因目的基因DNA↓高温解链单链DNA↓与引物结合、DNA聚合酶大量目的基因蛋白质的氨基酸序列↓推测mRNA的核苷酸序列↓推测基因的核苷酸序列↓化学合成目的

7、基因优点操作简单专一性强可在短时间内大量扩增目的基因专一性强，可产生自然界中不存在的新基因缺点工作量大、盲目性大、专一性差操作过程较繁琐，技术要求高需要严格控制温度，技术要求高适用范围小3.获取目的基因的方法选择(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，即通过受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中获取目的基因。(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直接人工合成。(3)如果知道要扩增的目的基因及两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，

8、可以通过PCR技术扩增目的基因。例1　以下为形成cDNA(图中的单链DNA)过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是(　　)A．催化①过程的酶是RNA聚合酶B．④过程发生的变化是引物与单链DNA结合C．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高温D．如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40%答案　B解析　由题意可知，①②③④⑤分别表示反转录、DNA的复制、DNA解链、引物结合到互补DNA链