第3章 第2节 基因工程的基本操作程序(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 SHJL版）

开卷预习一刻钟 (一)目的基因的筛选与获取 1．目的基因的筛选 (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，主要是指编码蛋白质的基因。 (2)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。 2．目的基因的获取 (1)利用PCR获取和扩增目的基因 ①PCR的概念及反应条件 PCR(聚合 酶链式反应) 是一项根据DNA半保留复制的原理，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 PCR反 应的条件 一定的缓冲液、DNA模板、2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶，以及能自动调控温度的仪器 ②PCR扩增的过程 ③PCR产物的鉴定：常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定。 (2)通过构建基因文库来获取目的基因。 (二)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．基因表达载体的构建过程 (三)将目的基因导入受体细胞 1．转化的含义：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 受体 导入方法 操作方式 植物 花粉管 通道法 ①用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中； ②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，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊 细胞 农杆菌 转化法 农杆菌细胞内的Ti质粒上的T­DNA可携带目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上 动物 细胞 显微注射 技术 常用受体细胞：受精卵 原核细胞 Ca2＋处理法(感受态细胞法) 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 (四)目的基因的检测与鉴定 1．分子水平检测 (1)通过PCR等技术检测受体细胞染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出mRNA。 (2)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，检测目的基因是否翻译成了蛋白质。 2．个体生物学水平鉴定 包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性及抗性程度。基因工程产品需要与天然产品活性进行比较等。 (五)DNA片段的扩增及电泳鉴定 1．实验基础 (1)PCR原理：利用DNA的热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。 (2)电泳：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。 (3)PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。 2．PCR和电泳鉴定的操作步骤 3．DNA的测定：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。 1．(教材第80页图3­6变式训练)观察基因表达载体构建模式图，写出结构①和②的名称：①启动子，②终止子；物质A和B的名称：A.限制酶，B.DNA连接酶。　　 2．(教材第81页图示变式训练)下图为农杆菌转化法示意图，请将①～④的操作序号填写在图中相应的方框内。 ①转入农杆菌　②构建表达载体　③导入植物细胞　④将目的基因插入染色体DNA中 答案：A.②　B．④　C．①　D．③ 1．(教材第77页“相关信息”思考)什么是PCR反应中的引物？在PCR操作中为什么加入Mg2＋？ 提示：引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，用于PCR的引物长度通常为20～30个核苷酸。真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活，因此，PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2＋。 2．(教材第79页“旁栏思考”)用PCR可以扩增mRNA吗？ 提示：mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。 掩卷归拢5分钟 1．PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，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。每次循环一般可以分为变性、复性和延伸三步。 2．基因表达载体的构建是基因工程的核心，基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 3．目的基因导入植物细胞常用花粉管通道法和农杆菌转化法，导入动物细胞常用显微注射法，导入微生物细胞常用感受态细胞法(Ca2＋处理法)。 4．检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或目的基因是否转录出了mRNA常用PCR等技术，检测目的基因是否翻译成蛋白质常用抗原—抗体杂交技术。 提能点(一)　 PCR技术与目的基因的获取 [任务驱动] 如图所示为PCR过程中