高中生物 第一章 基因工程 第2节 基因工程的原理和技术教案 浙科版选修3-浙科版高二选修3生物教案VIP免费

第二节基因工程的原理和技术课标解读重点难点1.简述基因工程的原理。2.描述基因工程的基本步骤。3.举例说明筛选含有目的基因的受体细胞的原理。基因工程的原理及基因工程的基本操作步骤。(重难点)基因工程的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。基因工程的操作步骤1.获取目的基因(1)目的基因的种类抗虫基因、抗病基因、抗除草剂基因、人胰岛素基因和人干扰素基因等。(2)①目的基因碱基序列已知时：a．用化学方法合成目的基因。b．用聚合酶链式反应(PCR)扩增。②目的基因碱基序列未知时：从基因文库中获取。2．形成重组DNA分子(如图)据上图填充以下相关内容：1．表述图示重组载体中的ampR(标记基因)有何作用？【提示】筛选、鉴定人乳铁蛋白基因是否导入受体细胞。3．将重组DNA分子导入受体细胞(如图)若上图中受体细胞为大肠杆菌，则导入过程的流程图为：受体细胞：大肠杆菌↓氯化钙细胞壁的通透性增大↓重组质粒导入受体细胞↓目的基因随着受体细胞的繁殖而复制4．筛选含有目的基因的受体细胞利用载体上的标记基因进行筛选。如质粒上含有四环素抗性基因，可把受体细胞接种在含四环素的培养基上筛选，以获取含目的基因的受体细胞。5．目的基因的表达目的基因(如胰岛素基因)――→mRNA――→相应蛋白质(如胰岛素原――→生物活性的胰岛素)。2．基因工程中限制性核酸内切酶与DNA连接酶的作用场所是生物体内还是体外？【提示】在生物体外。1．用PCR扩增目的基因时，目的基因的序列可以是未知的。(×)【提示】目的基因的序列应是已知的。2．构建重组DNA分子时，只需限制性核酸内切酶即可完成重组过程。(×)【提示】还需DNA连接酶等工具。3．基因工程中的宿主细胞可以是植物细胞、动物细胞或微生物细胞。(√)4．抗虫棉的抗虫基因是否表达可用害虫感染抗虫棉进行检测。(√)5．CaCl2处理大肠杆菌，可使其细胞膜的通透性增加。(×)【提示】增加其细胞壁的通透性。目的基因的获取途径及重组DNA分子的构建【问题导思】①目的基因的获取方法有哪几种？②PCR扩增技术与DNA复制有何区别？③重组DNA分子重要组成部分有哪些？1．获取目的基因方法(1)从基因文库中获取目的基因基因文库是指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)人工合成目的基因①目的基因转录成的信使RNA通过逆转录合成单链DNA，再按碱基互补配对合成双链DNA(目的基因)。②根据蛋白质中氨基酸序列推测信使RNA的碱基序列，再推测DNA碱基序列，最后通过DNA合成仪人工合成出目的基因。由于一种氨基酸可对应一种或多种密码子，因此根据蛋白质中已知的氨基酸序列合成出的目的基因可能有多种，但并不影响目的基因表达的产物。(3)利用PCR技术扩增目的基因①原理：DNA双链复制。②扩增过程：目的基因DNA受热→变性解旋为单链→引物与单链相应互补序列结合→在TaqDNA聚合酶作用下延伸→形成新的DNA分子→循环重复以指数形式扩增。2．PCR技术与生物体内DNA复制的比较项目PCR技术DNA复制相同点原理DNA双链复制(碱基互补配对)原料四种游离的脱氧核苷酸条件模板、ATP、酶等不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制主要在细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶细胞内含有的DNA聚合酶温度条件需控制温度，在较高温度下进行细胞内温和条件结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子3.重组DNA分子的构建(1)构建重组DNA的目的：使目的基因在受体细胞内稳定存在，并可遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(2)构建方法(以质粒为例)：用同一种限制性核酸内切酶分别切割质粒和目的基因，使其产生相同的粘性末端，加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。(3)图例用同一种限制性核酸内切酶(单酶切)分别切割目的基因与运载体是最简单的一种方法，因为切割后能产生相同的粘性末端，末端之间能发生碱基互补配对而形成重组DNA分子，操作简单，但连接后会出现两种不需要的连接产物：目的基因—目的基因(环状)连接物、质粒—质粒(环状)连接物，加大了筛选的工作量。所以可用两种不同限制性核酸内切酶(双酶切)分别...