3.2 基因工程的基本操作程序（第1课时）（教学讲义）-2023-2024学年高二生物下学期同步教学讲义（2019人教版选择性必修3）

第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 学习目标 必备知识 一、目的基因的筛选与获取 二、基因表达载体的构建 拓展延伸 高考链接 模拟演练 1. 简述PCR的原理、条件及过程。 2.简述基因表达载体的组成及构建过程。 一、目的基因的筛选与获取 （一）筛选合适的目的基因 1．基因工程的四个步骤 (1)目的基因的 。 (2) 的构建。 (3)将目的基因导入 。 (4)目的基因的 。 2．目的基因 (1)概念：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 等的基因就是目的基因。 (2)作用：根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指 的基因。 (3)类型：与 、 、 和工业用酶等相关的基因，如培育转基因抗虫棉用到的 ，即Bt基因。 3．筛选合适的目的基因：从 的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。 （二）．利用PCR获取和扩增目的基因 1.含义：PCR是 的缩写。它是一项在体外提供参与DNA复制的 与 ，对目的基因的 进行大量复制的技术。 2.原理： 。 3.基本条件 ①场所：在一定的 液中进行，其中一般要添加Mg2＋。 ②模板：DNA母链。 ③原料：4种 。 ④酶： 的DNA聚合酶。 ⑤引物：使DNA聚合酶能够从引物的 端开始连接脱氧核苷酸。 4.过程： ①变性：当温度超过 ℃时，双链DNA 为单链。 ②复性：当温度下降到 ℃左右时， 通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 ③延伸：当温度上升到 ℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在 的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。 (5)上一轮循环的产物可以作为下一个循环的 ，因而每一次循环后目的基因的量可以 ，即成 形式扩增(约为2n，其中n为扩增循环的次数)。 (6)鉴定：常采用 来鉴定PCR的产物。 2、 基因表达载体的构建【基因工程核心工作】 1．基因表达载体构建的目的 让目的基因在受体细胞中 ，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够 和 。 2．基因表达载体的组成 （1）启动子： ①位置：基因的 ②功能： 酶识别和结合的部位，驱动基因 出mRNA。 （2）终止子： ①位置：基因的 ②功能： 转录 （3） 标记基因：便于 的筛选和鉴定。 （4） 目的基因：能控制 所需要的特殊性状 （5） 复制原点： 的起始位点 3．基因表达载体的构建过程 (1)首先用一定的 切割载体。 (2)然后用 限制酶或能产生相同末端的限制酶（同尾酶）切割含有目的基因的DNA片段。 (3)再利用 将含目的基因的DNA片段拼接到载体的切口处(如图所示)。 　1.PCR中的数量关系 复制次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含引物的DNA分子数 2 4 8 2n 含其中一种引物的DNA分子数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 同时含两种引物的DNA分子数 0＝21－2 2＝22－2 6＝23－2 2n－2 共消耗引物的对数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 含脱氧核苷酸链等长的DNA分子数 0＝21－2 0＝22－4 2＝23－6 2n－2n 2.真、原核细胞基因的结构和表达 (1)基因的结构 (2)基因表达遗传信息 ①原核生物基因 ②真核生物基因 3.图解限制酶的选择原则 (1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择Pst Ⅰ，而不选择Sma Ⅰ。 (2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择Sma Ⅰ。 (3)确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶切割质粒，如图中Pst Ⅰ