3.2基因工程的基本操作程序第1课时导学案2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

人生只有走出来的美丽,没有等出来的辉煌! 第2节 基因工程的基本操作程序 学习目标 核心素养对接 1.阐明基因工程的原理和基本操作程序; 2.针对人类生产或生活中说的某一需求,选取适当的基因工程的技术和方法,尝试设计某一转基因产品的方案。 1.科学思维:结合生产实例,举例说出基因工程的基本操作程序。 2.科学探究:针对人类生产和生活的某一需求,尝试提出初步的基因工程构想,完成初步设计。 课前案 一、目的基因的筛选与获取 1.目的基因 (1)概念:用于改变 或获得 等的基因。 (2)实例:培养转基因抗虫棉用到的目的基因是 。 2.筛选合适的目的基因 (1)较为有效的方法:从相关的 和 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 ,也对Bt基因的表达产物—— 有了较为深入的了解。 (3)认识基因结构和功能的技术方法: 技术、 数据库、 工具。 3.利用PCR获取和扩增目的基因 (1)PCR的含义:PCR是 的缩写,它是一项根据 的原理,在体外提供 的各种组分与反应条件,对 进行大量复制的技术。 (2)条件:DNA模板、分别与两条模板链结合的2种 、四种 、 。 (3)过程: ①变性:温度上升到90 以上,目的基因DNA 。 ②复性:温度下降到50 左右时, 通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 ③延伸:温度上升到72 左右时,溶液中 在耐高温的 的作用下加到引物的 端合成子链。 ④重复循环多次。 (4)结果:每次循环后目的基因的量增加一倍,即成 形式扩增(约为2n)。 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 ,并且可以 给下一代。 (2)使目的基因能够 和发挥作用。 2.基因表达载体的组成[填图] 3.基因表达载体的构建 首先用一定的 切割载体,使它出现一个切口,然后用 限制酶或 的限制酶切割目的基因的DNA片段,再利用 将目的基因片段拼接到载体的切口处。 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,并在受体细胞内 和 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 法 .用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入 中。 .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 。 ②农杆菌转化法 .农杆菌的特点:农杆菌自然条件下侵染 植物和 植物;农杆菌的Ti质粒上的 能够整合到所侵染细胞的 上。 .转化方法:将目的基因插入农杆菌 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: 法。 ②常用受体细胞: 。 (3)目的基因导入微生物细胞 ①方法:用 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,然后将基因表达载体导入其中。 ②常用受体细胞:原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。 四、目的基因的检测与鉴定 1.分子水平的检测 (1)通过 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 杂交,检测目的基因是否翻译成了蛋白质。 2.个体生物学水平的鉴定 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。 判断对错(正确的打“√”,错误的打“ ”) 1.从已知结构和功能清晰的基因中筛选目的基因是获取目的基因的一种有效方法。( ) (√) 2.Taq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐高温的DNA连接酶。( ) ( ) 3.基因表达载体中启动子是DNA聚合酶识别和结合的部位。 ( ) 4.将基因表达载体导入动物受精卵常用显微注射法。 ( ) 5.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。 ( ) 6.可通过PCR等技术检测棉花的染色体上是否插入了Bt基因。 ( ) 课中案 1.利用PCR获取和扩增目的基因 (1)PCR反应的过程 ( 72 左右 ) ( 50 左右 ) ( 90 以上 ) (2)PCR技术与生物体内DNA复制的比较 比较项目 PCR技术 体内DNA复制 区别 解旋方式 DNA在高温作用下变性解旋 解旋酶催化 场所 细胞外(在PCR扩增仪内) 细胞内(主要在细胞核内) 区别 酶 耐高温的的DNA聚合酶(Taq聚合酶) DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等 温度条件 需控制温度,在较高温度下进行 细胞内温和条件 合成的对象 DNA片段或基因 DNA分子 联系 ①模板:均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成 ②原料:均为四种脱氧核苷酸 ③酶:均需要DNA聚合酶进行催化 ④引物:均需要引物,使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 注:真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需