3.2基因工程的基本操作程序的学案-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

3.2基因工程的基本操作程序的学案 【学习目标】 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。 3.阐明将目的基因导入受体细胞的方法。 4.阐明目的基因的检测与鉴定的方法。 【学习重难点】 1、 教学重点 基因工程基本操作程序的四个步骤。 2、教学难点 （1）从基因文库中获取目的基因。 （2）利用PCR技术扩增目的基因。 【预习新知】 第一步：目的基因的筛选与获取 1．目的基因 (1)概念：用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。 (2)实例：培养转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt抗虫蛋白基因。 2．筛选合适的目的基因 (1)较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 (2)实例：在培育转基因抗虫棉之前，科学家不仅掌握了Bt基因的序列信息，也对Bt基因的表达产物——Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解。 (3)认识基因结构和功能的技术方法：DNA测序技术、遗传序列数据库、序列比对工具。 3．利用PCR获取和扩增目的基因 (1)PCR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。 (2)条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的2种引物、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶。 (3)过程： ①变性：温度上升到90 ℃以上，目的基因DNA受热变性后解为单链。 ②复性：温度下降到50 ℃左右时，两种引物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，溶液中四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下加到引物的3′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，即成指数形式扩增(约为2n)。 第二步：基因表达载体的构建 1.操作目的 使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 作用。 2.基因表达载体的组成及其作用 一个基因表达载体的组成，除了 、 外，还必须有 、 等(如图所示)。 3.基因表达载体的构建过程 (1)用一定的 切割载体，使其出现一个有黏性末端(或平末端)的切口。 (2)用 种或 的限制酶切割含有目的基因的DNA片段。 (3)加入适量 ，使切下的目的基因片段拼接到载体的切口处。 第三步：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,并且在受体细胞内__维持稳定_______和__表达___的过程。 2.转化的方法: ①导入植物细胞:花粉管通道法和____农杆菌转化法_________。 ②导入动物细胞: ③导入微生物细胞:用__Ca2+__处理大肠杆菌，使细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA分子的生理状态。 第四步：目的基因的检测与鉴定 1.分子水平的检测 (1)导入水平 ①技术手段： 等技术。 ②检测目的：检测受体细胞的 上是否插入了 。 (2)转录水平 ①技术手段： 等技术。 ②检测目的：检测目的基因是否转录出了 。 (3)翻译水平 ①技术手段： 技术。 ②检测目的：检测目的基因是否 。 2.个体水平的鉴定 (1)鉴定方法：例如通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫 (2)鉴定目的：确定目的基因是否赋予了转基因生物特定的 及程度。 【易错提示】 1．基因工程操作过程中碱基互补配对现象 基因工程操作过程中只有第三步“将目的基因导入受体细胞”没有碱基互补配对现象；第一步筛选与获取目的基因，用人工合成、PCR获取或基因文库获取，三种常用方法都涉及碱基互补配对；第二步基因表达载体的构建中DNA连接酶连接目的基因与质粒载体，第四步利用分子杂交的方法检测(DNA、mRNA)，也都存在碱基互补配对现象。 2．关于不同分子水平检测的原理、场所、探针的异同 (1)原理：进行转录水平的检测原理与复制水平的检测原理是相似的，都遵循碱基互补配对原则，只是被检测的物质不再是转基因生物的基因组DNA，而是转基因生物的细胞内的mRNA；进行翻译水平的检测，则是利用抗原与抗体特异性结合的原理。 (2)场所：不论是复制水平、转录水平还是翻译水平的检测，都是在体外进行的。 (3)探针：在DNA分子、mRNA分子上检测目