3.2 基因工程的基本操作程序-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二生物选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 不定项）

第2节　基因工程的基本操作程序 课程标准 核心素养 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的某一需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得某一转基因产品的方案。 3.尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物 1.生命观念：通过遗传信息在不同生物间的转移并赋予生物新的遗传特性，形成生命的信息观。 2.科学思维：通过总结PCR扩增目的基因及基因表达载体的构建过程，培养分析、综合、推理能力。 3.科学探究：通过DNA片段的扩增及电泳鉴定的实验，培养科学探究及实验操作能力。 4.生命观念：通过查阅资料了解转基因技术的发展潜力及可能的风险，形成理性看待转基因技术的态度 　高效导学01步　预习新知，落实必备知识 基因工程的基本操作程序： 一、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，主要是指编码蛋白质的基因。 2.筛选目的基因 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。 3.获取目的基因 (1)获取目的基因的方法 ①人工合成目的基因。 ②用PCR特异性地快速扩增目的基因。 ③通过构建基因文库来获取目的基因。 (2)利用PCR获取和扩增目的基因 ①PCR的含义：PCR是聚合酶链式反应的缩写，它是一项根据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。 ②PCR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；同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。 ③PCR扩增的过程 ④结果：每一次循环后，目的基因的量可以增加一倍，即成指数形式扩增(约为2n，其中n为扩增循环的次数)。 ⑤仪器：PCR扩增仪(PCR仪)。 ⑥鉴定：常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。 二、基因表达载体的构建(基因工程的核心) 1.基因表达载体的作用 (1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代。 (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 (1)首先用一定的限制酶切割载体。 (2)然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段。 (3)再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处。如图所示： 三、将目的基因导入受体细胞 1.转化的概念：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.将目的基因导入不同受体细胞的方法 四、目的基因的检测与鉴定 【教材问题·心中明】 从社会中来·提示 P76 参见教材P76。 ·提示 P79 mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。由mRNA逆转录形成cDNA的过程是：第一步，逆转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA链，形成RNA－DNA杂交分子；第二步，核酸酶H降解RNA－DNA杂交分子中的RNA链，使之变成单链DNA；第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子(如图)。 P80 有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物的总DNA提取出来，通过注射或花粉管通道法将这些DNA导入受体植物，没有进行基因表达载体的构建。这种方法针对性差，无法确定哪些基因导入了受体植物。 【概念辨析·试身手】 (1)PCR过程不需要解旋酶。(√) (2)表达载体的复制和胰岛素基因的表达均起始于启动子。(×) 提示：表达载体的复制起始于复制原点；基因的表达包括转录和翻译两个过程，其中基因的转录起始于启动子。 (3)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。(√) (4)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体。(×) 提示：将目的基因导入植物细胞时，受体细胞可以是受精卵，也可以是体细胞。 (5)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达。(√) (6)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原—抗体杂交技术。(×) 提示：检测目的基因是否导入受体细胞可以采用PCR等技术。 　高效导学02步　课堂培优，提升关键能力 培优点一 | 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建 【任务探究】 1.结合图示，回答相关问题： (1)DNA复制时为什么需要引物？ 提示：在DNA扩增时，DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3′端延伸DNA链，因此DNA复制时应加入两种引物。 (2)PCR扩增目的基因需要知道目的基因的全部核苷酸序列吗？ 提示：不需要，只要知道目的基因两端的部分核苷酸序列即可(以便根据这部分序列合成两种引物)。 (3)PCR过程中需要解旋酶吗？所需要的DNA聚合酶应具有什么特点？ 提示：PC