第3章 第2节 基因工程的基本操作程序-【高考领航】2021-2022学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步核心辅导与测评教师用书（人教版）

第2节　基因工程的基本操作程序 [目标领航]　1.掌握基因工程的基本操作步骤。2.掌握基因工程每一步操作的技术和方法。 目的基因的筛选与获取 1．目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就是目的基因。根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指编码蛋白质的基因。 2．筛选合适的目的基因 (1)较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 (2)实例：在培育转基因抗虫棉之前，科学家不仅掌握了Bt基因的序列信息，也对Bt基因的表达产物——Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解。 (3)认识基因结构和功能的技术方法：DNA测序技术、遗传序列数据库、库列比对工具。 3．利用PCR获取和扩增目的基因 (1)PCR的含义：在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 (2)PCR技术扩增目的基因原理：DNA半保留复制。 (3)目的：特异性地快速扩增目的基因。 (4)PCR反应条件：缓冲溶液，DNA模板，2种引物，4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶。通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。 (5)扩增过程：变性、复性、延伸三步，在PCR扩增仪(PCR仪)中完成，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR产物。 第1步：目的基因DNA受热变性后解为单链； 第2步：引物与单链相应互补序列结合； 第3步：以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下进行延伸，即将4种脱氧核苷酸加到引物的3′端。如此重复循环多次。 (6)特点：指数形式扩增。 基因表达载体的构建 1．构建基因表达载体的目的 (1)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。 (2)使目的基因能够表达和发挥作用。 2．基因表达载体的组成 3．基因表达载体的功能：通过基因表达载体将目的基因导入受体细胞。 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，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 2．目的基因导入受体细胞的方法 (1)目的基因导入植物细胞 ①花粉管通道法 a．用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中。 b．在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借花粉管通道进入胚囊。 ②农杆菌转化法 a．农杆菌的特点：农杆菌自然条件下侵染双子叶植物和祼子植物；农杆菌的Ti质粒上的T­DNA能够整合到所侵染细胞的染色体DNA上。 b．转化方法：将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T­DNA中，让农杆菌侵染植物细胞。 (2)目的基因导入动物细胞 ①常用方法：显微注射法。 ②常用受体细胞：受精卵。 (3)目的基因导入微生物细胞 ①方法：用Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后将重组表达载体导入其中。 ②常用受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。 目的基因的检测与鉴定 1．分子水平检测 (1)DNA、RNA检测：通过PCR技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA。 (2)蛋白质检测：用相应的抗原—抗体杂交技术，检测目的基因是否翻译成蛋白质等。 2．个体生物学水平鉴定 抗虫、抗病、抗逆性状的有无及程度，需要作相应的抗虫、抗病试验，如用抗虫棉叶片饲喂棉铃虫的抗虫试验等。 (正确的打“√”，错误的打“×”) 1．用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用一种耐高温的DNA连接酶。(×) 2．PCR技术中，DNA模板链上碱基G和C的比例越高，DNA变性解链的温度就越高。(√) 3．基因表达载体中含有启动子和密码子。(×) 4．外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制。(×) 5．检测转基因生物的DNA上是否插入目的基因，这是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步。(×) 6．目的基因的检测和鉴定过程中，分子水平的检测方法都是DNA分子杂交技术。(×) 7．基因工程的四个步骤中都涉及碱基互补配对原则。(×) 8．转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测才能达到目的。(×) 知识点一　目的基因的筛选与获取 1．目的基因 主要是指编码蛋白质的基因。 2．获取目的基因的两种方法 (1)筛选合适的目的基因 从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。如苏云金杆菌杀虫作用有关的Bt基因，是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因。随着测序技术的发展，以及遗传数据库、序列对比工具等的应用，越来越多的基因结构和功能为人们所知，为找到合适的目的基因提供了更多机会。 (2)利用PCR获取和扩增目的基因 ①PCR技术：PCR是多聚酶链式反应的缩写，它是一项在生物体外特异性地快速扩增目的基因的技术。 ②PCR原理：DNA半保留复制。 ③条件：在体外提供参与DNA复制的各种