高中生物 第二节基因工程的原理和技术辅导教案 浙科版

用心 爱心 专心1 辅导教案辅导教案 基础链接 温故知新 一 生物的变异 1 基因重组 生物在有性生殖过程中 控制 的基因的重新组合 导致后代不 同于亲本类型的现象 包括 上的非等位基因的自由组合与同源染色体上的 2 基因突变 指基因中 发生的改变 3 染色体畸变 包括染色体结构和 的变化 二 转基因技术 转基因技术是将某种生物的基因 外源基因 转移到 中 出现原物种中不具有 的新性状的技术 打破了物种间的界线 实现了种间遗传物质的交换 变异是不定向的 但转基因技术产生的变异在一定程度上又是 的 三 基因治疗 是为细胞补上丢失或 的基因 达到治疗遗传疾病的目的 是一种人工改变 的基因治疗手段 一 1 不同性状 非同源染色体 非姐妹染色单体的交叉互换 2 特定核苷酸序列 3 数目 二 另一种生物 其他物种 定向 三 病变 遗传物质 聚焦科技 扫描知识 为了实现基因工程的目标 通常要具备多种工具酶 目的基因 载体 宿主细胞等基 本要素 并按一定程序操作 基因工程的基本操作步骤包括 目的基因的获得 重组 DNA 分子的形成 重组 DNA 分 子导入受体细胞 宿主细胞 筛选含有目的基因的受体细胞及目的基因的表达 一 获得目的基因 1 什么是目的基因 人们所感兴趣的 需要的 特定基因 如苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因 还有植物的抗 用心 爱心 专心2 病 抗病毒 抗细菌 基因以及人的胰岛素基因 干扰素基因等 都是目的基因 如果目的基因的序列已知 可用化学法合成和扩增 如果目的基因的序列未知 可从基因文库中寻找 2 获取方法 1 人工合成 根据已知的蛋白质的氨基酸序列 推测出相应的信使 RNA 序列 然后按 照碱基互补配对原则 推测出它的结构基因的核苷酸序列 再通过化学的方法 以单核苷 酸为原料合成目的基因 如人的胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得 或利 用聚合酶链式反应 PCR 技术扩增目的基因 2 从基因文库中获取目的基因 构建包含目的基因在内的基因文库 根据基因的核苷酸序列 基因的功能 基因在染 色体上的位置 基因转录产生的 mRNA 以及基因翻译产物蛋白质的特性等来获取目的基因 基因文库相当于一个大图书馆 我们需要的图书相当于目的基因 我们可以从图书馆 中找到想要的图书 相当于从基因文库中找到想要的目的基因 3 酶切获得目的基因 用一种限制性核酸内切酶切割人 DNA 分子 得到含目的基因并具有粘性末端的 DNA 片 段 二 形成重组 DNA 分子 用与获得目的基因相同的限制性核酸内切酶切割质粒 载体 DNA 其会露出与目的基 用心 爱心 专心3 因的粘性末端相同的粘性末端 然后用 DNA 连接酶将目的基因与载体 DNA 连接在一起 形 成重组 DNA 分子 基因工程中的 DNA 重组与减数分裂过程中的 DNA 重组有区别 前者属于无性重组 并发生 在不同种生物间 打破了物种间的界线 可以定向地改造生物的遗传特性 此操作均在细 胞外进行 三 将重组 DNA 分子导入受体细胞 1 受体细胞 基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌 枯草杆菌 酵母菌和动植物细胞等 2 重组 DNA 分子导入受体细胞的过程 目的基因由于具有大分子性 不能单独进入受体细胞 必须由载体携带进入 如果质粒是载体 受体细胞应选择大肠杆菌 一般是将细菌用氯化钙处理 以增大细 菌细胞壁的通透性 使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞 目的基因导入受体细胞后 就可以随着受体细胞的繁殖而复制 由于细菌繁殖的速度非常快 在很短的时间内就能够 获得大量的目的基因 体外重组 DNA 分子转移到受体细胞 主要是借鉴细菌或病毒侵染细 胞的途径 四 筛选含有目的基因的受体细胞 在全部受体细胞中 真正能够摄入重组 DNA 分子的受体细胞是很少的 因此 必须通 过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行筛选 筛选的方法有很多种 例如 大肠杆菌的某种质粒具有四环素抗性基因 当这种质粒与外源 DNA 组合在一起形成重组质 粒 并被转入受体细胞后 就可以根据受体细胞是否具有四环素抗性来判断受体细胞是否 获得了目的基因 用心 爱心 专心4 在基因操作的步骤中 只有 重组 DNA 分子导入受体细胞 过程中不发生碱基互补配 对 其他步骤均发生碱基互补配对 五 目的基因的表达 重组 DNA 分子进入受体细胞后 受体细胞必须表现出特定的性状 才能说明目的基因 完成了表达过程 同时也标志着基因工程操作成功 纲举目张 理清结构 基因工程是按照人们的愿望 进行严格的设计 并通过体外 DNA 重组和转基因技术 创造出更符合人们需要的生物类型和产品 基因工程的基本原理是让目的基因在宿主细胞 中稳定和高效表达 突破重点 化解疑点 1 辨析比较 DNA 复制 PCR 技术与基因克隆 探究发现 1 DNA 复制 主要在细胞内完成 以 DNA 的两条链为模板 根据碱基互补 配对原则合成两个完全相同的 DNA 分子的过程 复制的条件是 以 DNA 双链作模板 以四 种脱氧核苷酸为原料 需要线粒体供能 还需要多种酶 如解旋酶 DNA 聚合酶等 2 PCR 扩增 是一项在生物体外复制特定 DNA 的核酸合成技术 它遵循的原理与 DNA 复制原理相同 条件是有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据核苷酸序列合成的引物 原料是四种脱氧核苷酸 也需要多种酶 如 DNA 聚合酶 在 PCR 扩增仪上自动复制 3 基因克隆 用多种限制性核酸内切酶或者机械方法 将某种生物的细胞 DNA 切成不 同的片段 并把所有片段随机地分别连接到用同种限制酶切过的基因载体上 然后分别转 移到适当受体细胞如细菌中 通过细胞增殖而构成各个片段的无性繁殖系 我的发现 2 根据掌握的知识 分析限制酶存在于原核生物中的作用 探究发现 原核生物容易受到自然界外源 DNA 的入侵 但是 原核生物在长期的进化 过程中形成