基因工程的程序

关于基因工程的程序第一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰第二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日1.2基因工程的基本操作程序第三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日知识与技能：1、简述基因工程原理及基本操作程序。

2、尝试设计某一转基因生物的研制过程。过程与方法：通过让学生了解世界最前沿技术，追踪社会热点，提高学生搜集处理信息的能力。情感态度与价值观：

通过对四步基本操作程序的具体操作技术的学习以及各国对此技术的重视，建立起知识创造价值，知识为人类服务，使人类生活质量更好的美好愿望。第四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日优秀小组优秀个人第组态度认真：书写规范：质量高：闪光点及时查阅课本，按时完成导学案。大多数同学能对导学案中的问题做出勾画。能基本掌握基因工程基本操作程序的有关知识及图解。第五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日美中不足1、学案的反思总结完成较差，缺乏对知识点的灵活运用。2、基因工程基本操作程序的具体过程部分同学未掌握，探究3、4、5问题较多。改进措施1、本节的基因工程基本操作程序要注意理解和运用，勤加练习。2、已学习过的基因工程基本工具注意及时复习巩固，联系基因的有关知识。在练习过程中注意勤加思考，回归课本。第六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日四个主要步骤: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第七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日一、目的基因的获取:1.目的基因：主要指编码蛋白质的结构基因.

目前被较广泛提取使用的目的基因有：生物抗逆性相关基因、与优良品质相关的基因、与生物药物和保健品相关的基因、与毒物降解相关的基因、与工业用酶相关的基因等。如苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因、生物各抗性基因等。链接：基因结构第八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日基因的结构（补充知识）非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点启动子终止子①RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。②转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，并以DNA分子的一条链为模板合成RNA。③转录完毕后，RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下来。1、编码区：能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质的序列。2、非编码区：调控遗传信息表达的核苷酸序列(启动子、

终止子），不编码蛋白质。一、原核细胞的基因结构第九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日二、真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区

内含子

外显子

启动子终止子基因的结构（补充知识）与RNA聚合酶结合位点1、编码区2、非编码区：调控遗传信息表达的核苷酸序列(启动子、

终止子），不编码蛋白质。外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列第十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日原核细胞真核细胞不同点编码区是_____的编码区是间隔的、_____的相同点都由能够编码蛋白质的______和具有调控作用的______区组成的三、原核细胞与真核细胞的基因结构比较思考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？连续不连续编码区非编码第十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2.目的基因的来源：一、目的基因的获取:①从自然界已有的物种分离②人工方法合成3.获取目的基因的常用方法：①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③人工合成目的基因第十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日一、目的基因的获取:（一）从基因文库中获取目的基因1.基因文库：2.基因文库的分类：按照外源DNA片段的来源：●从特定组织提取的染色体基因组DNA---基因组文库（包含了一种生物所有的基因）●mRNA反转录成的cDNA拷贝----cDNA文库（包含了一种生物的一部分基因，即部分基因文库）

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基因，称为基因文库。第十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日1)基因组文库(Genomiclibrary)是指将某种生物体的全部基因组DNA用限制性内切酶或机械力量切割成一定长度范围的DNA片段，再与合适的载体在体外重组后，导入受体菌的群体中储存，这个群体就称为该生物基因组文库。其目的是分离有用的目的基因和保存某种生物的全部基因。一、目的基因的获取（一）从基因文库中获取目的基因●基因文库第十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日某生物体内全部DNA许多DNA片段受体菌群体限制酶与运载体连接导入基因组文库直接分离基因第十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日一、目的基因的获取（一）从基因文库中获取目的基因●基因文库cDNA(complementaryDNA，互补DNA)：是由生物的某一特定器官或特定发育时期细胞内的mRNA经体外反转录后形成的互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做这种生物的cDNA文库2)cDNA文库(cDNAlibrary)某种生物某个时期的mRNAcDNA（互补DNA）反转录受体菌群体与运载体连接导入cDNA文库第十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日基因组文库与部分基因文库的关系DUCK179制作第十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日3.怎样构建基因文库?①：直接分离法供体细胞中的DNA许多DNA片段各自与运载体结合成重组DNA分子限制酶受体细胞受体细胞产生特定性状导入外源DNA扩增目的基因分离(鸟枪法)一、目的基因的获取（一）从基因文库中获取目的基因多用于原核生物第十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日反转录法目的基因的mRNA目的基因化学合成法肽链氨基酸序列mRNA序列基因的核苷酸序列目的基因合成反转录3.怎样构建基因文库?一、目的基因的获取（一）从基因文库中获取目的基因②人工合成法（真核生物）推测推测单链DNA合成第十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日4.基因组文库和部分基因文库的比较一、目的基因的获取（一）从基因文库中获取目的基因文库类型cDNA文库基因组文库文库大小基因中启动子基因中内含子基因多少物种间基因交流小大无有无有某种生物的部分基因某种生物的全部基因可以部分基因可以第二十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日一、目的基因的获取:（一）从基因文库中获取目的基因5.如何从基因文库中得到所需要的基因？依据：目的基因的有关信息。如：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的转录产物mRNA基因翻译产物蛋白质等特性。第二十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日①概念：PCR全称为_______________，是一项

在生物____复制___________的核酸合成技术③条件：_______________________、_______________、___________、___________。②原理：__________④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循

环的次数）⑤结果：聚合酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸引物DNA聚合酶指数2n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增一、目的基因的获取:（二）利用PCR(聚合酶链式反应)技术扩增目的基因第二十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日

在TaqDNA聚合酶的作用下，合成与模板互补的DNA双链⑥反应过程：a.变性(90～95℃):b.退火（复性）(55～60℃):c.延伸(70～75℃):高温使DNA解旋为单链引物与模板结合，形成局部双链d.重复循环第二十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日⑥过程一、目的基因的获取（二）利用PCR技术扩增目的基因第二十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日PCR技术扩增与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原理原料条件不同点解旋方式场所酶结果碱基互补配对四种脱氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高温下变性解旋解旋酶催化体外复制细胞核内热稳定的DNA聚合酶细胞内的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整个DNA分子第二十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日（三）用化学方法直接人工合成目的基因①反转录法mRNA→RNA与DNA杂交链→单链DNA→双链DNA逆转录酶核苷酸酶HDNA聚合酶cDNA②化学合成法氨基酸序列→mRNA序列→目的基因序列→目的基因推测合成思考：

不具有，缺少非编码区(启动子、终止子）和非编码序列（如内含子），要人工构建。人工合成的目的基因是否具有完整基因结构的基因？推测第二十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日练习1.下列不属于获取目的基因的方法是（）A.“鸟枪法”B.转录法C.反转录法D.根据已知氨基酸序列合成法B第二十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2、PCR技术扩增DNA,需要的条件是（）①目的基因②引物③四种脱氧核苷酸④DNA聚合酶等⑤mRNA⑥核糖体A、①②③④B、②③④⑤C、①③④⑤D、①②③⑥A第二十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日二、基因表达载体的构建

——基因工程的核心1、目的：所需物质：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。它们各自的作用是什么?第二十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2、基因表达载体的组成：复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因它们各自的作用是什么?第三十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录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，从而将有目的基因的细胞筛选出来复制原点：是转录和复制的起点第三十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日导入接种培养接种培养接种培养接种培养含有四环素的完全培养基完全培养基大肠杆菌不含抗四环素基因证明：不存活含有四环素的完全培养基证明：大肠杆菌含抗四环素基因证明：

大肠杆菌的受体细胞含有目的基因

四环素抗性基因

四环素抗性基因完全培养基存活如何把导入了目的基因的受体细胞筛选出来？第三十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日质粒目的基因限制酶处理一个切口两个黏性末端两个切口获得目的基因DNA连接酶表达载体同种3.过程:第三十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日三、将目的基因导入受体细胞（一）转化：（二）方法将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——感受态细胞目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达第三十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日1、将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法特点:能感染双子叶植物和祼子植物,对单子叶植物无感染能力Ti质粒的T—DNA可转移至受体细胞并整合到其染色体上转化过程:Ti质粒目的基因构建表达载体导入植物细胞插入植物细胞染色DNA表达新性状转入农杆菌适用于双子叶植物、裸子植物第三十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日（2）基因枪法

基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。适用于单子叶植物第三十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日（3）花粉通道法（例如：转基因抗虫棉）

植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。适用于被子植物第三十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2、将目的基因导入动物细胞①方法：显微注射法③程序：②细胞类型：受精卵发育成新性状的动物移植到子宫或输卵管培养成早期胚胎显微注射取受精卵提纯含目的基因表达载体第三十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日3、将目的基因导入微生物细胞（常用大肠杆菌）①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少②方法：

用Ca2+处理细胞感受态细胞表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子第三十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日植物基因工程动物基因工程微生物基因工程常用方法受体细胞比较目的基因导入不同细胞的方法农杆菌转化法显微注射法Ca2+处理法体细胞受精卵大肠杆菌第四十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日

若通过基因过程生产人的糖蛋白可以用大肠杆菌作为工程菌吗？

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，而内质网和高尔基体存在真核细胞中，大肠杆菌是原核生物，细胞中不含这两种细胞器。以酵母菌作为工程菌可以吗?可以，酵母菌为真核生物（真菌类）。第四十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日四.目的基因的检测与鉴定检测—鉴定——①检测转基因生物染色体的DNA

上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等方法——方法——方法——DNA分子杂交DNA-RNA分子杂交抗原-抗体杂交第四十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日基因探针，是一段带有检测标记，且序列已知的，与目的基因互补的核酸序列。基因探针通过分子杂交与目的基因结合，产生杂交信号，能从浩翰的基因组中把目的基因显示出来。第四十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日1.检测转基因生物的DNA探针15N15N14N14N（1）检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因基因探针：放射性同位素等标记的DNA分子方法——DNA分子杂交技术变性变性第四十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日变性方法——DNA分子杂交技术（2）检测目的基因是否转录出了mRNA探针15N15N转基因生物的mRNA14N14N第四十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质方法——抗原-抗体杂交2.鉴定——抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。第四十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日第四十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日合作交流、共同提升重点讨论：合作探究中的各题。讨论要求：1、请各小组长组织好本组讨论。2、强帮弱，“兵教兵”；和谐互助，共同进步。3、集体讨论，解决疑难，做好勾画，总结本组好的解题方法和思路，为展示和质疑做好准备。特别提示：1、熟悉基因工程的几种工具。2、理解记忆基因工程的具体操作步骤。乐于分享善于沟通第四十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日展示问题展示方式及位置展示小组个人合作探究1口头展示2C1合作探究2口头展示3C1合作探究3口头展示5C1合作探究4口头展示4C1合作探究5黑板展示6C1展示自我激励自我提升自我1．目标：精彩展示使你和同学们思路清晰。2．要求：①展示同学展示迅速，书写规范。②展示开始时非展示同学可继续小声讨论，或翻阅学案、课本，进一步思考；③展示快结束时，迅速浏览展示内容，认真比对，准备点评、补充、质疑、追问。展示安排及目标要求第四十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日

总结规律踊跃质疑让生命在积极的探索中得到提升！1．目标：通过你的精彩点评同学们能熟练掌握重点并突破难点问题。2．要求：①点评同学，能做到“三大”，使用专业术语，语言规范精炼，注意与同学之间的交流互动，对其他同学提出的问题处理得当。②非点评同学，边听边记，善于比对，敢于质疑。点评问题点评方式及位置点评小组个人合作探究1口头展示4A1合作探究2口头展示6A1合作探究3口头展示8A2合作探究4口头展示9A1合作探究5黑板展示7A1点评安排及目标要求第五十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日5、科学家通过基因工程方法，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株──抗虫棉。其过程大致如图所示：（1）进行基因工程操作的工具酶有

，将苏云金芽孢杆菌的Bt基因导入棉花细胞内，使棉花植株产生抗虫性状，引起这种新性状产生依赖于

。细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达，产生抗性，其原因是_____________________。限制酶，DNA连接酶

它们共用一套遗传密码基因重组

第五十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(2)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是_______________

，其核心步骤是

，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以________给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。(3)上述过程中，将目的基因导入棉花细胞内使用的方法是_______，这种导入方法较经济、有效。目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上，这需要通过检测才能知道，检测采用的最好方法是________。

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，目的基因的检测与鉴定基因表达载体的构建

遗传

农杆菌转化法

DNA分子杂交技术

第五十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日（4）Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T-DNA，把目的基因插入Ti质粒的T-DNA中是利用T-DNA的

特点。含有Bt基因的Ti质粒导入棉花细胞是否可以稳定维持和表达其遗传特性，必须进行检测与鉴定。检测目的基因是否导入成功可以检测Bt基因是否转录出了mRNA，这是检测目的基因是否发挥功能作用的

。检测方法是

。（5）抗虫棉的培育过程中，抗虫基因的受体细胞可以是棉花的一般体细胞，原因是

。最后检验培育的棉花是否抗虫，常用的方法是

。可转移至受体细胞并且整合到

第一步

DNA分子杂交技术

植物细胞具有全能性

用培育的棉花的叶等器官喂食害虫，观察害虫的生活情况

受体细胞的染色体DNA上

第五十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日附加题：已知SARS是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下：(1)实验步骤①所代表的反应过程是________________。(2)步骤②构建重组表达载体A和B必须使用的酶________________________。(3)如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能________，也不能________。逆转录

限制性内切酶和DNA连接酶

复制

合成S基因的mRNA(或转录)

第五十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(4)为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特征，可用

与

进行抗原—抗体特异性反应实验，从而得出结论。(5)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因是________________________。大肠杆菌中表达的S蛋白

相同

它们共用一套遗传密码SARS康复病人血清

第五十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日1、有关基因工程的叙述中，错误的是()A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来B、限制性内切酶用于目的基因的获得C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、人工合成目的基因不用限制性内切酶A当堂检测第五十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2、下列属于获取目的基因的方法的是()①利用mR