高中生物基因工程1.2基因工程的基本操作程序素材新人教选修.docx

基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序情境导入课程目标将苏云金芽孢杆菌（图一）的毒蛋白基因提取出来导入普通棉花（图二）细胞可培育成转基因抗虫棉（图三），从毒蛋白基因的提取到成功培育成抗虫棉，基本的操作程序是怎样的？每一操作环节的原理和技术是怎样的？1.简述基因工程原理和技术。2用流程图表示基因工程的基本操作程序。3用流程图表示目的基因的检测与鉴定程序。4列表比较几种转化方法的异同和目的基因检测与鉴定的几个环节的异同。5尝试设计某一转基因生物的研制过程。6关注基因工程的发展。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。一、目的基因的获取1目的基因主要是指编码蛋白质的基因。2获取目的基因的常用方法有以下几种：（1）从基因文库中获取目的基因。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，称为基因文库。基因文库包括两种：基因组文库，即包含一种生物所有基因的文库；部分基因文库，即只包含一种生物一部分基因的文库，如cDNA文库。（2）利用PCR技术扩增目的基因。PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。目的：获取大量的目的基因。原理：DNA双链复制。过程：第一步，加热至9095 ，DNA解链；第二步，冷却到5560 ，引物结合到互补DNA链；第三步，加热至7075 ，Taq酶从引物起始进行互补链的合成。如此重复循环多次。特点：指数形式扩增。（3）用化学方法人工合成。如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。轻松判断PCR属于DNA片段的复制技术，操作时也存在使DNA解旋的环节。PCR的DNA解旋和体内DNA复制的解旋有何区别？提示：PCR的DNA解旋依靠高温处理，不需要解旋酶；而体内DNA复制的解旋依靠解旋酶的催化作用，是在常温下进行的。二、基因表达载体的构建1构建目的：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，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：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。3由于受体细胞不同，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建也有所差别。三、将目的基因导入受体细胞1转化的概念：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常用的转化方法（1）将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，除此之外，还有基因枪法和花粉管通道法等。（2）将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。（3）将目的基因导入微生物细胞：早期的基因工程都用原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌应用最为广泛。大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：先用Ca2处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。四、目的基因的检测与鉴定1首先，要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。2其次，还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用标记的目的基因作探针与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。3最后，检测目的基因是否翻译成蛋白质。方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。4有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性