基因工程的基本操作程序

1、课时课题：基因工程的基本操作程序第2课时课型：新授课教学目标知识目标简述基因工程的基本操作程序。能力目标尝试设计某一转基因生物的研制过程。情感态度和价值观目标1、关注基因工程的发展。2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术的创新。重点基因工程基本操作程序的步骤。难点1、农杆菌转化法2、DNg子杂交法知识点1、目的基因导入受体细胞2、目的基因的检测与鉴定考试点1、目的基因导入受体细胞的方法2、目的基因的检测与鉴定能力点尝试设计某一转基因生物的研制过程。自主探究点目的基因导入不同受体细胞的方法易错易混点DNA分子杂交法、分子杂交法、抗原-抗体杂交法训练点基因，程基本操作程序的步骤教法与学法

2、讲述法、归纳法、讨论法、辩论法和探究学习法教学模式“学导结合、五步教学”模式教具多媒体课件教学流程教学环节教师活动学生活动设计意图目标展小：阅读导学案，展示本节课的知识目标、能力目标和情感态度和价值观目标。阅读教学目标，了解本节课的学习内容。展示教学目标，让学生了解本节课的教学内容。复习回顾，复习提问，回顾所学：学生回顾、回答。回顾所学，导导入新课：1、目的基因的提取方法有哪些入新课。2、如何构建基因表达载体3、基因表达载体包括哪些部分学生聆听，开始进创设问题情导入：出示转基因抗虫棉的培育图片。入新课时的学习。境，激发学习设疑：要培育转基因抗虫棉，必须把抗虫基因欲望。导入棉花细胞中，如何将目的

3、基因导入殳体细胞呢学导结合：三、将目的基因导入受体细胞：三、将目的组织学生阅读课本，自主学习，并完成导学案。学生阅读课本，自培养学生自基因导入受（一）转化：目的基因进人受体细胞内，异在主学习，填写导学主学习的能案上的相关内容力。体细胞：受体细胞内维持稳定和表达的过程。（二）方法1.将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对单子叶.植物没后感染力:Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞,并整合到受体细胞的染色体上。转化：目的基因插人Ti质粒的T-DNA进入农杆菌一导入植物细胞一目的基因整合到植物细胞染色便上二目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。思考、讨论、

4、回答(2)基因枪法基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。(3)花粉管通道法花粉管通道法：这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。(我的的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的)思考与讨论：将目的基因导入植物细胞的方法有哪些最常用的方法是哪些细胞可以作为受体细胞提示：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、花粉管通道法。最常用的是农杆菌转化法。受体细胞既可以是受精卵也可以是体细胞，如果受体细胞是体细胞还需借助植物组织培养技术才能获得转基因植株。引导学生看插图，概述农杆菌转化法的过程。通过这种方法，目的基因最终插入到植物细胞中染色体的DNAl上(利用

5、的原理是基因重组)，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。2.将目的基因导入动物细胞(1)方法：显微注射技术。(2)操作程序：目的基因表达载体提纯一取卵(其实是受精卵)一显微注射一注射了目的基因的受精卵移植到雌性动物的输卵管或子宫内发育一新性状动物。设疑：培育转基因动物时，受体细胞能否采用动物体细胞思考、讨论培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。提示：动物体细胞的全能性随动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，而受精卵全能性高，并且体积大、易操作、营养物质丰富，经发育可直接表达性状，所以培育转基因动物时，一般不选择体细胞作为受体细胞，而是选择受精卵作为受体细胞。3.将目的基因导人微生物细

6、胞(1)原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。(2)大肠杆菌最常用的转化方法是：Ca2+处理细胞一感受态细胞-表达载体与感受态细胞混合一_促进感受态细胞吸收DNA分子。思考与讨论：1 .早期的基因工程为什么选择原核生物作为受体细胞提示：原核生物具有一些其他生物没有的特点：繁殖快，多为单细胞、遗传物质相对较少等，目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。因此，早期的基因工程都用原核生物作为受体细胞。2 .为什么要用CsT处理细胞提示：因为大肠杆菌等细菌的细胞壁成分主要是肽聚糖，因此一般要先用CsT处理，以增加细菌细胞壁的

7、通透性。受体细胞：细菌J氯化钙细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制例1采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是（C）将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导人细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵A、B、CD、深化拓展：探究1、导入受体细胞的是目的基因还是基因表达载体提问学生回答提示：将目的基因导入受体细胞之前，都必须进行基因表达载体的构建，即导入受体细胞的必须是重组DNA分子，而/、能直接导入目

8、的基因。探究2、如何避免目的基因因花粉的传播转移到近缘的其他作物中，防止基因污染提问学生回答提示：可把目的基因导入到受体细胞的细胞质思考、讨论中，如叶绿体、线粒体中，可避免目的基因因花粉的传播转移到近缘的其他作物中，从而防止基因污染。学导结合：设疑：抗虫基因导入棉花细胞内就一定能获得四、目的基抗虫棉吗思考、讨论、回答因的检测与提问学生回答鉴定提示：不一定，目的基因是否真止插入受体细胞白DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。阅读课本，自主学培养学生自四、目的基因的检测与鉴定习，获取目的基因主学习、独立思考、分析问组织学生阅读课本，自主学习，并完成导学案。的

9、检测与鉴定的题和解决问1.检测相关知识。题的能力。检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因,非常关键，检测方法是_DN后子杂交法。要检测目的基因是否转录出了mRNA检测方法是分子杂交法。用标记的目的基因作探思考、讨论、回答培养学生分针，与mRN原交，如显示出杂交带，则表明目析问题、解决的基因转录出了mRNA.问题的能力检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是_原抗体杂交法。2.鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定等。思考与讨论：目的基因的检测与鉴定可以从什么水平来做基因，程成功的标志是什么提示：检测是分子水平上的，而鉴定是个体水平上的。引出检测分为DNAmRN保口蛋白质水平。强调检测转基因生物染色体的

10、DNA是否插入目的基因是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。基因工程成功标志是表达出人类所需的蛋白质。分析课本上的图通过图进一步理解目的基因的检测方法DNA分子杂交技术如何操作什么是探针如何标记依据什么原理提示：DN酚子杂交技术的步骤：转基因生物一提取基因组DN府口探针杂交一有杂交带一证明目的基因已插入染色体DNA中。DNA分子杂交技术首先提取受体细胞中的DNA然后高温解成单链，再与同位素标记的DN琳针杂交，即采用一定的技术手段，将两种生物的DN册子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序歹U,那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游

11、离的单链。探针是含有目的基因的单链DNA用放射性同位素标记；补充探针还可以用地高辛和生物素标记。DNA分子杂交的原理是碱基互补配对原则。引导学生看课本第14页图1-14目的基因的检测示意图。检测目的基因是否转录出mRNA口检测是否含有目的基因能否用相同的探针依据什么原理提示：检测目的基因是否转录出mRN保口检测是否含有目的基因可以用相同的探针，因为含有目的基因的单链DNA既可以与目的基因的另一条单链互补，也可以与mRNA：补，所以此方法叫分子杂交法（DNA与RNAM交），而检测是否含有目的基因用DN册子杂交法（DNAWDNA杂交），依据的原理都是碱基互补配对原则。用什么方法检测目的基因是否翻译

12、出蛋白质原理是什么提示：转基因生物一提取蛋白质（用其作抗原）与抗体反应一有杂交带一目的基因已形成蛋白质产品。原理：抗原一抗体特异性结合。强调：不论是复制水平（DNA子杂交）、转录水平（分子杂交）还是翻译水平（抗原-抗体杂交）的检测，都是在体外进行的。抗原抗体杂交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出而来的。如何从个体生物学水平鉴定转基因抗虫棉提示：给棉铃虫喂食抗虫棉，看虫子的生活状况等。讨论总结出基因工程的基本操作程序概念图，在整体上把握知识脉络。例2目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴

13、定的是（D）检测受体细胞是否有目的基因检测受体细胞是否有致病基因检测目的基因是否转录mRNA检测目的基因是否翻译蛋白质A.B.C.D.深化拓展：探究3、.基因工程的基本操作程序中，哪几步涉及到碱基互补配对提示：基因工程的基本操作程序中，目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定都涉及到碱基互补配对。探究4、利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系前面有关细胞器功能的知识，结合基因工程操作程序的基本思路，思卜，若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗提示：有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链，这些糖链是在内质网和高尔基复合体上加工完成的，内质网和图尔基复自体存在于真核细胞中，大肠杆菌不存在这

14、两种细胞器，因此，在大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的，可用酵母菌生产这种糖蛋白。探究5、尝试设计某一转基因生物的研制过程。3-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的成分异常时，动物后可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的3-珠蛋白，想一想，应如何进行设计提示：基本操作如下：(1)从小鼠中克隆出3-珠蛋白基因的编码序思考、讨论、回答加深对基因操作程序的理解。歹U(CDNA。(2)将cDNA前接上在大肠杆菌中可以适用的启动子，另外加上抗四环素的基因，构建成一个基因表达载体。(3)将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养基上培养

15、大肠杆菌。如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会因小含后抗四环素基因而夕匕掉；如果培赤基上长出大肠杆菌菌落，则表明3-珠蛋白基因已进入其中。(4)培养进入了3-珠蛋白基因的大肠杆菌，收集菌体，破碎后从中提取3-珠蛋白。梯度训练留学生5分钟，做导学案习题。其中15为必做题，6为选做题，可以课下完成。做导学案习题习题巩固所学跟进反思本节课主要采用启发式教学，层层深入的问题情境，让学生产生了浓厚的学习兴趣，在活跃的气氛中参与思考、讨论，主动构建地获得知识。学生反思本节课所学，查缺补漏。进行教学反思，在反思中不断寻求进步。梯度训练：1 .基因工程的操作步骤：制备重组DNA分子转化受体细胞筛选出获得目

16、的基因的受体细胞，培养受体细胞并诱导目的基因的表达获取目的基因正确的操作顺序是(C)A.B.C.D.2 .基因工程是在DN册子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是A.人工合成基因B.制备重组DNA子C.转化受体细胞D.目的基因的检测和表达3 .下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法（B）A.基因枪法B.显微注射法C.农杆菌转化法D.花粉管通道法4 .基因工程中常用的受体细胞不包括（A）A.人体细胞B.动物细胞C.植物细胞D.微生物细胞5 .基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞。下列不属于这样做的原因的（D）A.结构简单，多为单细胞B.繁殖

17、速度快C.遗传物质含量少D.性状稳定，变异少（选做题）6.多聚半乳糖醛酸酶（PG能降解果胶使细胞壁破损。番茄果实成熟中，PG合成显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜，可利用基因工程的方法以其进行改造。请据图回答：（1）提取目的基因若已获取PG的mRNA可通过获取PG基因。在该基因上游加结构A可确保基因的反义转录，结构A上应具有瞋结合位点。得到的目的基因两侧需人工合成BamH黏性末端。已知BamH的识别序列如图2-甲所示，请在图2-乙相应位置上，画出目的基因两侧的黏性末端。大肠杆菌人胰岛细胞图21CCTAGG目的基因H重组质粒转化到大肠杆菌中的目的是E。,甲乙(2)用含目的基因的农杆菌感染番

18、茄原生质体后，可用含有的培养基进行筛选，与此同时，为能更好地达到培养目的，还需在培养基中加入。培养2448h后取样，在质量分数为25%勺蔗糖溶液中，观察细胞现象来鉴别细胞壁是否再生。(3)由于导入的目的基因能转录反义RNA且能与互补结合，抑制PG基的正常表达。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄,则可确定转基因番茄成功。(4)获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用方法使子代保持转基因的优良性状。(5)改造过程需要的工具酶有,如果在此过程中形成的是平末端，则起“缝合作用的酶是。将目的基因导入受体细胞的方法叫(6)在构建基因表达载体时，除了插入目的基因外，基因表达载体中还需含有,在该番茄新品种的培育过毛做。答案：(1)逆转录(或cDNA文库)RNA聚合酶(1分)画图大量复制目的基因(克隆目的基因)是否发生质壁分离(2)卡那霉素植物激素(生长素和细胞分裂素)(3)天然PG基因转录的mRNA长(4)植物组织培养(5)限制酶和DNA1接酶