1.2基因工程的基本操作.doc

1.2基因工程的基本操作程序一、教材分析 基因工程的基本操作程序是人教版选修3专题1基因工程中第2节内容，本节是基因工程专题的核心，上承DNA重组技术的基本工具一节，下接基因工程的应用。对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中采用形象化得呈现方式简述了基因工程基本操作程序的四个步骤。例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把cDNA文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和掌握。此外，在教材处理中还呈现主干，割舍枝杈，将非主干内容以生物技术资料卡、拓展视野等方式呈现，做到有主有次。二、学情分析学生经过上一节的学习已经掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等知识，具备学习基因工程的基本操作程序一节的基础；而且经过一年必修教材的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题和运用概念图等生物学语言归纳结论等方面的能力。三、教学目标知识与技能：1.简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程2.简述基因工程的原理和基本步骤能力目标1.学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法2.尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案情感态度与价值观1.关注基因工程的发展2.认同基因工程的应用促进生产力的提高四、教学重点与难点教学重点 基因工程基本操作程序的四个步骤教学难点从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因五、教学过程：第1课时（一）、目的基因获取：1.目的基因(1)主要是指编码蛋白质的基因。(2)也可以是一些具有调控作用的因子。2获取方法(1)从基因文库中获取：基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。(2)利用PCR技术扩增目的基因：原理：DNA复制。前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。条件：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸。过程：(3)人工合成法：条件：基因比较小，核苷酸序列又已知。方法：通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。【特别提醒】(1)基因工程操作中，只有使用受体生物自身基因的启动子才比较有利于基因的表达。(2)通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体细胞中无法转录。(3)热稳定DNA聚合酶(Taq聚合酶)能在高温下保持其活性，是PCR技术关键的工具之一。【合作交流与讨论】1探讨基因文库、基因组文库、cDNA文库之间的关系。提示：基因组文库含有一种生物的全部基因，而cDNA文库只含有一种生物的部分基因，二者都是基因文库。2PCR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：PCR过程中，DNA双链解开是在高温下完成的，不需要解旋酶；由于PCR过程温度较高，所以需要能耐高温的DNA聚合酶。【设计意图】：请学生们读图、读教材，思考与回答，与老师一起小结，培养学生获取知识的能力。（二）基因表达载体的构建(1)构建基因表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体组成：第2课时：基因工程的基本操作程序回顾复习：1.目的基因获取的三种方法。2.基因表达载体的构成。【设计意图】：回顾上节课知识点，做到温故之新。新课内容：（三）将目的基因导入受体细胞（1）导入植物细胞的方法：农杆菌转化法：基因枪法：常用于单子叶植物。花粉管通道法：目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。（2）导入动物细胞：方法：显微注射技术。常用受体细胞：受精卵。（3）导入微生物细胞：原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。方法：感受态细胞法，即用Ca2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(这种细胞称为感受态细胞)。【合作探究学习】1基因表达载体的构建需要哪些工具酶？提示：限制酶、DNA连接酶。2为什么植物的体细胞可以作为受体细胞，而动物的体细胞不能作为受体细胞？提示：植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物体细胞全能性受到限制，不能发育为一个新个体，因此动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。3从细胞器的功能上分析，若通过基因工程生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌作受体细胞吗？提示：不可以。糖蛋白上的糖链是在内质网和高尔基体上加工完成的，而内质网和高尔基体存在于真核细胞中，大肠杆菌是原核生物，细胞中不含有这两种细胞器。【设计意图】：提出问题引导学生阅读、讨论。一培养学生的探究学习能力，也促学生积极主动地学习、转变学习方式。（四）目的基因的检测与鉴定1.分子水平的检测连线2个体水平的鉴定（1）抗虫或抗病的接种实验。（2）对基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较。【合作探究学习】（1）检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的最简便的方法是什么？提示：用叶片饲养棉铃虫，观察棉铃虫是否死亡。（2）DNA分子杂交的原理是什么？有哪些应用？提示：碱基互补配对原则。可用亲子鉴定、刑事侦查、生物亲缘关系鉴定等。【设计意图】：通过学生连线讨论，提高学生课堂效率，减少课堂学习盲目性。建立比较完整的知识网络。【归纳拓展】：1.真核细胞基因结构（1）.结构（2）表达：只有编码区能转录生成RNA，且内含子转录的部分要剪切掉，即转录生成的mRNA只有外显子对应部分。因此，以mRNA为模板，逆转录产生的目的基因中没有内含子、启动子和终止子。2启动子、终止子和起始密码子、终止密码子的区别（1）启动子和终止子都在DNA上，在遗传信息转录时起作用。启动子是启动转录的开始，终止子是DNA分子上决定转录停止的一段DNA序列，其组成单位都是脱氧核苷酸。（2）起始密码子和终止密码子都是mRNA上三个相邻碱基。起始密码子决定翻译的开始，终止密码子决定翻译的停止。六、小结：1.基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。2 获取目的基因的常用方法有：从基因文库中获取和利用PCR技术扩增。3基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因。4将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。5培育转基因动物时，受体细胞一般是受精卵，目的基因的导入方法常用显微注射技术。6检测目的基因是否导入和转录，常用分子杂交技术；检测是否翻译，常用抗原抗体杂交技术。七、作业布置：1基因工程的基本操作程序有：使目的基因与运载体相结合；将目的基因导入受体细胞；检测目的基因的表达是否符合特定性状要求；提取目的基因。正确的操作顺序是()AB C D解析：选C基因工程的主要操作步骤顺序是：目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和鉴定。2下列获取目的基因的方法中需要模板链的是()从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因反转录法通过DNA合成仪利用化学方法人工合成A B C D解析：选DPCR利用的是DNA双链复制原理，即将双链DNA之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。反转录法则是以目的基因转录成的mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，先反转录形成互补的单链DNA，再合成双链DNA。、均不需要模板。3(天津高考)为达到相应目的，必须通过分子检测的是()A携带链霉素抗性基因受体菌的筛选B产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞的筛选C转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定D21三体综合征的诊断解析：选B可通过向普通培养基中添加链霉素来检测受体菌是否表现链霉素抗性，从而达到筛选携带链霉素抗性基因受体菌的目的；通过专一抗体检验阳性来筛选产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞，采用抗原抗体杂交方法，必须通过分子检测；通过做抗虫接种实验，可确定转基因抗虫棉植株是否具有抗性以及抗性程度，这是个体生物学水平的鉴定；21三体综合征是染色体异常遗传病，可通过观察细胞中染色体的数目来检测，属于细胞水平检测。5下图是利用基因工程方法培育抗虫棉的过程。请回答相关问题：(1)从苏云金芽孢杆菌的DNA上获取抗虫基因，需要用到的工具是_，此工具主要是从_生物中分离纯化出来的，它能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的_键断开。(2)构建重组质粒时，常用Ti质粒作为载体，是因为Ti质粒上具有_，它能把目的基因整合到受体细胞的_上。(3)E过程是利用植物组织培养技术完成的，要确定抗虫基因导入棉花细胞后，是否赋予了棉花抗虫特性，在个体水平上还需要做_实验。(4)将目的基因导入植物细胞，除采用上图中的方法外，还可以采用_法和花粉管通道法。解析：(1)限制酶用于切割DN