1.2《基因工程的基本操作程序》教案(选修3)

1、基因工程的基本操作程序教学过程教学内容教学手段 和方法预期 目标1.课前预 习，引入 对基因工 程的基本 操作程序 的学习。课前准备：通过预习解决以下问题1、 基因，程的基本操作程序主要包括哪几个步骤？2、 试分析每一步骤的必要性。师：通过预习同学们都能解决第一个问题，基因工程的基本操作程序包括生：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。师：第二个问题我们可以将它拆分成四个小问题逐个儿解决：1、为什么要有“目的基因的获取”这一步？先请一个同学将基因工程的原理告诉大家。生：基因，程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通 过体外DNA重组和转基因等技术，

2、赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。师：这既是基因工程的原理又是其概念，通过这一表述中 的“创造出更徒食人们霸聚的新的生物类型和生物产品”你得出什么样的信息？生：这是基因工程的优点也是基因工程的目的，可以实现 这一目标的只有目的基因，有了目的基因我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。师：很好，良好的开端等于成功的一半，我们继续往下分 析2、为什么要有“表达载体的构建”这一步？生：构建表达载体的目的是为了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，同时使目的基因能表达和发挥作用。（教材P11）师：看来同学们课前已经进行了精心预习了，那么第三步学生

3、讨论。引导 大家思考。赞 扬也是教育加强预习环 节使学生认识 每一步骤的必 要性O“目的基因导入受体细胞”它又是出于什么目的呢？生：单独的DNM段目的基因是不能稳定遗传的，含有 目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达， 才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。（教材P12）师：最后一步“目的基因的检测与鉴定”呢？生：这是因为目的基因是否真止插入受体细胞的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。（教材 P13）师：看来基因工程的每个操作步骤都是必不口少的，卜面我们按照基因工程的操作步骤，对每一程序的相关技术和方法进行 学习一、目的基因的获

4、取通俗地讲就是将需要的基因从供体生物的细胞内提取出 来。阅读教材911页相关内容，回答卜列问题：1、什么是目的基因，举例说明。生：目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，例如，与 生物抗逆性有关的基因、与优良品质相关的基因、与生物 药物和保健品有关的基因、与毒物降解有关的基因，以及 与工业所需用酶相关的基因等。师：同样目的基因还可以是一些具有调控作用的因子。目 前被较J、泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、 人胰岛素基因、人十扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物 抗病基因等。师：获得目的基因的方法有哪些？生：可以从基因文库中获取目的基因，还口以利用PC叱术扩增目的基因。师：什么是基因文库？生

5、：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/、同的 基因，称为基因文库。师：什么是部分基因文库？的一种方 式。学生讨论。 讨论中及时 发现有创新 思维的学 生，鼓励发 表意见。学 生再次议 论。及时鼓励学 生。学生看书。将直白的教学 内容变得有思 维力度。以上教学也是 将四个操作过 程整合到一个 完整的过程之 中2.学习目的 基因的获取2.1从基因库中获取目 的基因2.2利用PCR 足术扩增目的生：只含有一种生物的一部分基因，这样的基因文库叫做 部分基因文库。师：基因文库包含了某种生物的全部基因，又可称为基因 组文库，如果将每个基因看成一本书

6、则基因文库就可以比 喻成国家图书馆，这里的资料既多又齐全，而部分基因文 库只包含了该生物的部分基因，如，cDNA文库，因此部分基因文库只能比喻成某个市或单位的图书馆。阅读教材P11的生物技术资料卡，比较 cDNA文库和基因组文库的区别。师：怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因？生：根据基因的核甘酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA以及基因翻译产物蛋白质等特性来获取目的基因。师：很好。除了这种方法我们还可以利用PCRa术扩增目的基因。PCR聚合酶链式反应（polymerase chainreaction）的缩写，是一项再生物体外复制特定DNAt段的核酸合成技术。通过

7、此技术，可获取大量的目的基因。通 过阅读教材完成下列填空。原理： （DNA勺复制）条件： （已知基因的核甘酸序列，四种脱氧核甘酸，一对引物，DNA聚合酶）方式：以 什旨数）方式扩增，即 一（2n） （n为扩增循环的次数）结果： （使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增）过程：a、DNA变性（90C-96C）:目的基因DNA受热变性, （氢键断裂），形成 （DNAII链）。b、退火（复性25C-65C）:系统温度降低， （引物）与（DNA莫板）结合，形成局部双链。c、延伸（70C-75C）合成链在 DDNAM合酶）作用下进行延伸，合成与模板互补的 DNA师：此外，如果基因比较小，核甘酸序列又已

8、知，也可以 通过DN蛤成仪用化学方法直接人工合成。二、基因表达载体的构建教师点拨。学生看插 图。学生看书。引导学生对基 因组文库和部 分基因文库作 对比，在比较中 加深认识。让文字 与插图结合，使 抽象的文字在 直观的插图中 得以体现。提高学生思维 的深刻性。解决本课的难 点°廛因3.学习基 “表达载体的 i勾建这是实施基因工程的第二步也是基因工程的核心。1 .用一定的（限制酶）切割质粒，使其出现一个 切口，露出（黏性末端）。2 .用 （同一种限制酶）切断目的基因，使其 产生 （相同的黏性末端）。3 .将切下的目的基因片段插入质粒的 （切口）处， 再加入适量 （DNA接酶），形成了一

9、个重组 DNA 分子（重组质粒）师：看图1-10基因的表达载体模式图总结基因表达载体的 组成。生：基因表达载体是由复制原点，目的基因，启动子，终 止子，标记基因师：它们各自的作用是什么呢？生：启动子是一段有特殊结构的DNA段，位于基因的首端，它是RNAM合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动 基因转录出mRNA最终获得所需要的蛋白质。生：终止子位于基因的尾端，是一段特殊结构的DN即片段，使转录在所需要的地方停止下来。生：标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的 基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。师：并不是所有的基因表达载体都是一样，根据受体细胞 的不同它们也会有相应的变化。三、将目的

10、基因导入受体细胞师：将目的基因导入受体细胞的方法，目前开发出来的已 有很多种，每种方法都有其利弊，适合于不同的受体细胞， 在具体实施过程中，究竟选哪种方法，要根据具体情况而学生看书,接着议论。看书学习。学生讨论。将局部问题 整合到实际 工作的全过 程中思考。以填空的形式， 诱导思考，解决 难点。1、将目的基因导入植物细胞常用的方法有农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法, 阅读教材P12回答下列问题：利用插图加深对载体必须具4.将目的基 因导入受体细 胞4.1将目的基 因导入植物细 胞你能说说农杆菌转化法的大概过程吗？学生归纳。备条件的认识。根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，你能分析

11、出农杆菌不能将目的基因导入单子叶植物的原因吗？生：根瘤农杆菌具有趋化性，即植物的受伤组织会产一些 糖类和酚类物质吸引根瘤农杆菌向受伤组织集中，而研究表 明这种物质是在双子叶植物的细胞壁中合成的，通常不存在 于单子叶植物中，这也是单子叶植物不被根瘤农杆菌侵染的 原因。如果想将一个抗病基因导入单子叶植物，理论上你认为该怎 么做？生：选择合适的农杆菌菌株，加趋化和诱导的物质使 农杆菌向植物受伤组织靠拢。学生 结合插图寻培养学生的归 纳能力。2、将目的基因导入动物细胞显微注射技术是转基因动物中采用最多，也是最为有效的 一种将目的基因导入动物细胞的方法。3、将目的基因导入微生物细胞思考：为什么选用微生物

12、作为受体细胞？生：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，因此，早期的基因工程 都用原核生物作为受体细胞。师：大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用Ca2+处理细胞,以增大细菌细胞壁的通透性 ,使细胞 处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.第二步是将重组表达载体 DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定的温赏T促进感受态细胞吸收DN肪子,完成转化过程.第二步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。思考：为什么要用 Ca2+处理细胞？找体现基础知识的准确

13、运用。在生：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Ca2+处理，以增加细菌细胞壁的通透性。四、目的基因的检测与鉴定师：受体细胞摄入 DNA分子后就说明目的基因完成了表达 吗？分析插图运用中加深对 基础知识的深 层次理解生：不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的看书学习。4.2将目的基基因完成了表达。师：这是基因工程的最后一步也是检查基因工程是否做成功的一步。它可以从以下三个是方面进行检测：检测转基因生物的染色体 DNAh是否插入了目的基因，一般教师点拨因导入动物细米用的方法是 DN酚子杂交。米用一定的技术手段，将两种胞生物的 DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补4.3将目的基 因导入微生物的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成 杂合双链区；