第2节 第1课时 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 不定项版）

第2节　基因工程的基本操作程序 第1课时　目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建 课时目标 1.运用结构与功能观、物质与能量观，理解PCR技术的过程、原理及条件等内容。(生命观念) 2．运用文字与图示的方式，阐明目的基因的获取和基因表达载体的构建过程。(科学思维) [对应学生用书P76] 一、目的基因的筛选与获取 1．筛选合适的目的基因 (1)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表达产物等的基因。 ②作用：主要是指编码蛋白质的基因。 (2)筛选目的基因的方法：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．获取目的基因的方法：常用PCR特异性地快速扩增目的基因。 3．利用PCR获取和扩增目的基因 (1)概念：PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项在体外提供参与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)原理：DNA半保留复制。 (3)过程 (4)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 1．基因表达载体构建的目的 让目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代；同时，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。 ◆漫画助学 基因表达载体的家族成员 ◆思维启迪 1．细胞内DNA复制时是否需要引物？为什么？ 提示：需要；因为DNA聚合酶不能从头开始合成DNA单链，只能将游离的脱氧核苷酸连接到一条DNA单链的3端，所以在延伸子链前，需要提前合成一小段RNA或DNA作为引物。 2．用PCR可以扩增mRNA吗？ 提示：不能。PCR的原理是DNA半保留复制，只可用于扩增DNA。 ◆概念检测(对的画“√”，错的画“×”) 1．PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应。(　　×　　) 2．PCR扩增技术中，需用解旋酶使双链DNA解聚。(　　×　　) 3．PCR过程使用的DNA聚合酶的特点是耐高温。(　　√　　) 4．PCR技术中，DNA模板链上碱基G和C的比例越高，DNA变性解聚为单链所需的温度就越高。(　　√　　) 5．基因工程的基本操作程序的核心步骤是目的基因的获取。(　　×　　) 6．基因表达载体中含有启动子和终止密码子。(　　×　　) [对应学生用书P77] 任务一 目的基因的筛选与获取 利用PCR扩增目的基因的过程如下图所示。 [问题探究] 1．PCR技术中需要的两种引物碱基序列相同吗？为什么？ 答案：不相同。由于DNA两条模板链中碱基序列并不相同，而引物需要分别与两条模板链进行碱基互补配对，因此DNA两条模板链在进行扩增时，需要的两种引物碱基序列是不相同的。 2．PCR技术中，子链的延伸方向是怎样的？ 答案：从5端向3端延伸。 3．PCR扩增的是完整的模板DNA分子吗？ 答案：不是，PCR扩增的仅仅是两种引物之间所对应的特定DNA片段。 1．比较PCR扩增技术和体内DNA复制的异同 项目 PCR扩增技术 体内DNA复制 不同点 解旋 方式 DNA在高温作用下变性解旋 解旋酶催化 场所 PCR扩增仪内 细胞内(主要在细胞核内) 酶 耐高温的DNA聚合酶 解旋酶、DNA聚合酶　 温度 条件 需控制温度，在较高温度下进行 细胞内温和条件 结果 DNA片段或目的基因 DNA分子 相同点 ①模板：均需要DNA的两条单链作为模板 ②原料：均为4种脱氧核苷酸 ③酶：均需要DNA聚合酶 2.PCR反应的结果 (1)n次循环(复制)后，DNA片段的含量为2n。 (2)引物数＝新增单链数＝2n+1－2。 (3)同时含有引物 Ⅰ 与 Ⅱ 的DNA分子数＝2n－2。 1．(2023·邯郸调研)下列关于PCR技术的说法，不正确的是(　　) A．PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列 B．PCR过程中只需要两个引物分子 C．PCR的主要过程包括变性、复性、延伸，其中延伸阶段需要耐高温的DNA聚合酶 D．PCR过程中DNA合成方向是5到3 B　解析：PCR过程中只需要两种引物分子，每条新的子链延伸都需要一个引物，B错误。 2．(2023·济南调研)下图表示形成目的基因并进行PCR扩增的过程。据图分析，下列叙述正确的是(　　) A．过程①所需的原料是核糖核苷酸 B．过程②所需的酶必须耐高温 C．过程③需要解旋酶破坏氢键 D．过程④的引物对之间不能互补配对 D　解析：过程①为逆转录，所需的原料是脱氧核苷酸，