2018-2019学年高中生物 第一章 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知识内容要求考情解读基因工程的原理和技术b1.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重组

2、，并发生在不同种生物间，打破了物种间的界线，可以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，可以通过细胞的内吞作用进入细胞内，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

3、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

4、，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　正确理解基因工程的五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

5、。(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、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，增加其细胞壁的通透性，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

6、，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。探究1——比较异同1．比较采用化学方法合成目的基因的两条合成途径(1)利用目的基因转录的RNA，在逆转录酶的作用下，逆转录成单链DNA，根据碱基互补配对原则再合成双链DNA，进而用PCR技术

7、扩增目的基因。(2)根据氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成DNA分子。2．比较基因、目的基因、基因文库、基因库比较项目解读基因通常指具有遗传效应的DNA片段[某些病毒(如烟草花叶病毒)中是具有遗传效应的RNA片段]，是控制生物性状的遗传物质的基本结构和功能单位目的基因基因工程操作中需要的外源基因，是编码某种蛋白质的基因，如生物的抗逆性基因、抗虫基因等基因文库基因文库属于基因工程范畴，指将含有某种生物不同基因的许多

8、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基因基因库属于遗传范畴，是指一个生物种群的全部等位基因的总称探究2——理性思维1．形成重组DNA分子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)，完善图示，并思考问题：(1)为什么切割目的基因和载体要选用同一种限制性核酸内切酶？答案　选用同一种限制性核酸内切酶切割会产生相同的粘性末端，可以在DNA连接酶