高中生物1.2基因工程的基本操作程序导学案新人教版选修3

时间：2025-07-12

第2课时基因工程的基本操作程序

学习目标：

1.简述基因工程原理及基本操作程序。

2.明确获取目的基因的方法。

3.掌握将目的基因导入受体细胞的方法。

4.掌握目的基因检测与鉴定的方法。

知识体系梳理

一、目的基因的获取

1.从基因文库中获取

基因文库种类：。

2.利用PCR技术扩增目的基因

(1)含义:是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

(2)原理:④DNA双链复制。

(3)过程:第一步,加热至90~95 ℃ DNA解链为⑤单链;第二步,冷却至55~60 ℃,引物与两条单链DNA 结合;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。

(4)特点: 指数形式扩增。

3.人工合成法:如果基因较小,核苷酸序列又已知,可以通过用化学方法直接人工合成。

二、基因表达载体的构建

1.组成:目的基因、启动子、终止子、标记基因。

2.功能:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代;使目的基因能够表达和发挥作用。

3.启动子:位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA。

4.终止子:位于基因的尾端,功能是终止转录。

5.标记基因:鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将符合要求的受体细胞筛选出来。

三、将目的基因导入受体细胞

1.转化:目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

2.导入植物细胞的方法: 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法。

农杆菌特点:易感染双子叶植物和裸子植物;Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上。

3.导入动物细胞的方法: 显微注射技术。

4.导入微生物细胞的常用处理方法:用Ca2+处理受体细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。

四、目的基因的检测与鉴定

1.检测及方法

(1)检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因,采用DNA分子杂交技术。

(2)检测目的基因是否转录出了mRNA,采用分子杂交技术。

(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质,采用抗原—抗体杂交技术。

2.鉴定:除了分子检测外,还需要进行个体生物学水平的鉴定,如抗虫、抗病鉴定等。

重难点探究

1.基因工程的基本步骤中,哪几步用到了限制酶?哪几步涉及碱基的互补配对?

2.构建基因表达载体的目的是什么? 基因表达载体由哪些组分组成?各组分起什么作用?

3.转化的实质是什么?常见的转化方法有哪些?

基础智能检测

1.在胰岛素的基因与质粒形成重组DNA 分子的过程中,下列有关叙述正确的是( )。 ①可用同一种限制酶切割两者 ②不能用同一种限制酶切割两者 ③加入适量的DNA 连接酶 ④不需加DNA 连接酶

A.①③

B.①④

C.②④

D.②③

2. 科学家在培育抗虫棉时,起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中,然后导入棉花的受精卵中,结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端),导入棉花受精卵,长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端),导入棉花受精卵,结果长成的植株有了抗虫能力。请回答下列问题:

(1)由以上过程推知,作为目的基因的载体应具备的结构是。

(2)基因表达载体的构建过程是在 (细胞内、细胞外)进行的,需要的工具有。启动子具有的作用。

(3)当苏云金芽孢杆菌的抗虫基因和质粒混合后,在DNA 连接酶的作用下会有几种结合方式?分别是什么? 。

3. 关于将目的基因导入受体细胞的说法中,正确的是( )。

A.将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是花粉管通道法

B.将目的基因导入动物细胞采用最多的方法是显微注射技术

C.为使大肠杆菌易吸收DNA 分子,应先用缓冲液进行处理

D.在显微注射技术中,不需先构建基因表达载体

4.如图所示,科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA 分子重组,并且在大肠杆菌中表达成功。请据图回答问题:

(1)为了增加目的基因的数量,可以利用

技术进行快速复制,其过程:目的基因DNA 受热变性后

解旋为单链;引物与单链相应互补序列结合,然后在