《基因工程的基本操作程序》.doc

《基因工程的基本操作程序》 教学目标 简述基因工程原理及基本操作程序。 尝试设计某一转基因生物的研制过程。 培养学生探索科学的严谨态度 教学重难点 【教学重点】 基因工程基本操作程序的四个步骤。 【教学难点】 （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。 教学工具 多媒体 教学过程 复习提问： DNA重组技术的基本工具有那些，各自的作用和特点是什么？ 我们所学过的育种方法有那些？其中基因工程育种有那些优点？ 导入：通过基因工程的概念我们可知 , 我们能够应用 DNA重组技术和转基因技术赋予生物以 新的遗传特征，但是无论是 DNA重组技术还是转基因技术都需要找到对我们有利的目的基 因，我们该如何去寻找目的基因哪， 目的基因又将如何连接到载体上哪， 以及如何将载体导 入受体？这些都是我们所要共同探究的问题 ! 现在让我们共同学习一下 1.2 基因工程的基本 操作。 思考 1. 我们在前面提到的苏云芽孢杆菌中的抗虫基因、胰岛素基因、干扰素基因等都可以 作目 的基因。可是要在浩瀚的 “基因海洋”中， 找到特定的目的基因可以用什么样的方法和途径 呢？ 2、基因工程的基本操作程序主要包括： 、 、 新课教学： 1 基因工程的基本操作步骤主要包括： 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结构基因。 2．目的基因的获取方法： （1）从基因文库中获取 基因文库： 将含有某种生物不同基因的许多 DNA片段， 导入受体菌的群体储存， 各个受体菌 分别含有这种生物的不同的基因。 构建基因文库的目的：为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。 基因组文库：含有一种生物的所有基因。 部分基因文库（如 cDNA文库）：含部分基因，可由 mRNA反转录而来。 （2）利用 PCR技术扩增目的基因 PCR：是一项在生物体外复制特定 DNA片段的核酸合成技术。 原理： DNA双链复制 原料：模板 DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定 DNA聚合酶（ Taq 酶）；离子 方法： DNA受热变性解旋为单链、冷却后 RNA引物与单链相应互补序列结合、 DNA聚合酶作 用下延伸合成互补链。 特点：指数形式扩增 二．基因表达载体的构建 1．目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和 发挥作用。 目的基因： 2．基因表达 启动子：位于基因首端， RNA聚合酶识别和结合的部位， 驱动转录基因 载体的组成 终止子：位于基因尾端，使转录在所需要的地方停下来 标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因 3．方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用 DNA连接酶把两者连接。 目的基因与运载体结合（以质粒为运载体） 2 4．条件：同种限制酶、 DNA连接酶、 ATP（目的基因、启动子、终止子、标记基因） 三．将目的基因导入受体细胞 转化：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。 ① 导入植物细胞：农杆菌转化法（表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞） 将目的基因导入受体细胞 ②导入动物细胞：显微注射法（将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中） ③导入微生物细胞： Ca2＋处理受体细胞成为感受态细胞，再进行混合。 提示： 农杆菌转化法的原理是利用农杆菌 （胞内寄生菌） 对植物的感染而把目的基因导入受 体细胞。 四．目的基因的检测和鉴定 ①检测是否插入目的基因，利用 DNA分子杂交技术，目的基因 DNA一条 链（作探针）与受体细胞中提取的 DNA杂交，看是否有杂交带。 ②检测是否转录出了 mRN，A 利用 DNA分子杂交技术，目的基因 DNA一条链（作探针）与受 体细胞中提取的 mRNA杂交，看是否有杂交带。 ③检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原－抗体杂交，看是否有杂交带。 ④还可以进行个体水平的鉴定，根据其性状。 提示：① 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 DNA探针杂交；②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。将目的基因导入受体细胞 课后小结 本节学习的基因工程的基本操作程序和方法是对转基因植物、 动物、 微生物的概括。 如果在 本课将要结束时， 做个练习， 带领学生结合设计某一转基因生物的具体过程， 可将基因工程 操作程序有机地串起来，从而加深对这一程序的认识。例如，烟草是人类健康的“杀手”。 如果让它生产出人类需要的药物蛋白， 应如何操作？通过这一实例引导学生结合目的基因从 何而来，表达载体如何构建，如何导入烟草，如何检测药物蛋白产生与否