基因工程的程序轉基因矮牽牛轉基因藍玫瑰1.2基因工程的基本操作程序知識與技能：1、簡述基因工程原理及基本操作程序。

2、嘗試設計某一轉基因生物的研制過程。過程與方法：通過讓學生了解世界最前沿技術，追蹤社會熱點，提高學生搜集處理信息的能力。情感態度與價值觀：

通過對四步基本操作程序的具體操作技術的學習以及各國對此技術的重視，建立起知識創造價值，知識為人類服務，使人類生活質量更好的美好愿望。優秀小組優秀個人第組態度認真：書寫規范：質量高：閃光點及時查閱課本，按時完成導學案。大多數同學能對導學案中的問題做出勾畫。能基本掌握基因工程基本操作程序的有關知識及圖解。美中不足1、學案的反思總結完成較差，缺乏對知識點的靈活運用。2、基因工程基本操作程序的具體過程部分同學未掌握，探究3、4、5問題較多。改進措施1、本節的基因工程基本操作程序要注意理解和運用，勤加練習。2、已學習過的基因工程基本工具注意及時復習鞏固，聯系基因的有關知識。在練習過程中注意勤加思考，回歸課本。四個主要步驟:目的基因的獲取基因表達載體的構建將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定一、目的基因的獲取:1.目的基因：主要指編碼蛋白質的結構基因.

目前被較廣泛提取使用的目的基因有：生物抗逆性相關基因、與優良品質相關的基因、與生物藥物和保健品相關的基因、與毒物降解相關的基因、與工業用酶相關的基因等。如蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因、生物各抗性基因等。鏈接：基因結構基因的結構（補充知識）非編碼區非編碼區編碼區與RNA聚合酶結合位點啟動子終止子①RNA聚合酶能夠識別調控序列中的結合位點，并與其結合。②轉錄開始后，RNA聚合酶沿DNA分子移動，并以DNA分子的一條鏈為模板合成RNA。③轉錄完畢后，RNA鏈釋放出來，緊接著RNA聚合酶也從DNA模板鏈上脫落下來。1、編碼區：能轉錄相應的信使RNA，能編碼蛋白質的序列。2、非編碼區：調控遺傳信息表達的核苷酸序列(啟動子、

終止子），不編碼蛋白質。一、原核細胞的基因結構二、真核細胞的基因結構編碼區非編碼區非編碼區

內含子

外顯子

啟動子終止子基因的結構（補充知識）與RNA聚合酶結合位點1、編碼區2、非編碼區：調控遺傳信息表達的核苷酸序列(啟動子、

終止子），不編碼蛋白質。外顯子：能編碼蛋白質的序列內含子：不能編碼蛋白質的序列原核細胞真核細胞不同點編碼區是_____的編碼區是間隔的、_____的相同點都由能夠編碼蛋白質的______和具有調控作用的______區組成的三、原核細胞與真核細胞的基因結構比較思考編碼相同數目氨基酸的蛋白質，原核細胞與真核細胞基因結構一樣長嗎？連續不連續編碼區非編碼2.目的基因的來源：一、目的基因的獲取:①從自然界已有的物種分離②人工方法合成3.獲取目的基因的常用方法：①從基因文庫中獲取目的基因②利用PCR技術擴增目的基因③人工合成目的基因一、目的基因的獲取:（一）從基因文庫中獲取目的基因1.基因文庫：2.基因文庫的分類：按照外源DNA片段的來源：●從特定組織提取的染色體基因組DNA---基因組文庫（包含了一種生物所有的基因）●mRNA反轉錄成的cDNA拷貝----cDNA文庫（包含了一種生物的一部分基因，即部分基因文庫）

將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫。1)基因組文庫(Genomiclibrary)是指將某種生物體的全部基因組DNA用限制性內切酶或機械力量切割成一定長度范圍的DNA片段，再與合適的載體在體外重組后，導入受體菌的群體中儲存，這個群體就稱為該生物基因組文庫。其目的是分離有用的目的基因和保存某種生物的全部基因。一、目的基因的獲取（一）從基因文庫中獲取目的基因●基因文庫某生物體內全部DNA許多DNA片段受體菌群體限制酶與運載體連接導入基因組文庫直接分離基因一、目的基因的獲取（一）從基因文庫中獲取目的基因●基因文庫cDNA(complementaryDNA，互補DNA)：是由生物的某一特定器官或特定發育時期細胞內的mRNA經體外反轉錄后形成的互補DNA片段，與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就叫做這種生物的cDNA文庫2)cDNA文庫(cDNAlibrary)某種生物某個時期的mRNAcDNA（互補DNA）反轉錄受體菌群體與運載體連接導入cDNA文庫基因組文庫與部分基因文庫的關系DUCK179制作3.怎樣構建基因文庫?①：直接分離法供體細胞中的DNA許多DNA片段各自與運載體結合成重組DNA分子限制酶受體細胞受體細胞產生特定性狀導入外源DNA擴增目的基因分離(鳥槍法)一、目的基因的獲取（一）從基因文庫中獲取目的基因多用于原核生物反轉錄法目的基因的mRNA目的基因化學合成法肽鏈氨基酸序列mRNA序列基因的核苷酸序列目的基因合成反轉錄3.怎樣構建基因文庫?一、目的基因的獲取（一）從基因文庫中獲取目的基因②人工合成法（真核生物）推測推測單鏈DNA合成4.基因組文庫和部分基因文庫的比較一、目的基因的獲取（一）從基因文庫中獲取目的基因文庫類型cDNA文庫基因組文庫文庫大小基因中啟動子基因中內含子基因多少物種間基因交流小大無有無有某種生物的部分基因某種生物的全部基因可以部分基因可以一、目的基因的獲取:（一）從基因文庫中獲取目的基因5.如何從基因文庫中得到所需要的基因？依據：目的基因的有關信息。如：根據基因的核苷酸序列基因的功能基因在染色體上的位置基因的轉錄產物mRNA基因翻譯產物蛋白質等特性。①概念：PCR全稱為_______________，是一項

在生物____復制___________的核酸合成技術③條件：_______________________、_______________、___________、___________。②原理：__________④方式：以_____方式擴增，即____（n為擴增循

環的次數）⑤結果：聚合酶鏈式反應體外特定DNA片段DNA復制已知基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸引物DNA聚合酶指數2n使目的基因的片段在短時間內成百萬倍地擴增一、目的基因的獲取:（二）利用PCR(聚合酶鏈式反應)技術擴增目的基因

在TaqDNA聚合酶的作用下，合成與模板互補的DNA雙鏈⑥反應過程：a.變性(90～95℃):b.退火（復性）(55～60℃):c.延伸(70～75℃):高溫使DNA解旋為單鏈引物與模板結合，形成局部雙鏈d.重復循環⑥過程一、目的基因的獲取（二）利用PCR技術擴增目的基因PCR技術擴增與DNA復制的比較PCR技術DNA復制相同點原理原料條件不同點解旋方式場所酶結果堿基互補配對四種脫氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化體外復制細胞核內熱穩定的DNA聚合酶細胞內的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整個DNA分子（三）用化學方法直接人工合成目的基因①反轉錄法mRNA→RNA與DNA雜交鏈→單鏈DNA→雙鏈DNA逆轉錄酶核苷酸酶HDNA聚合酶cDNA②化學合成法氨基酸序列→mRNA序列→目的基因序列→目的基因推測合成思考：

不具有，缺少非編碼區(啟動子、終止子）和非編碼序列（如內含子），要人工構建。人工合成的目的基因是否具有完整基因結構的基因？推測練習1.下列不屬于獲取目的基因的方法是（）A.“鳥槍法”B.轉錄法C.反轉錄法D.根據已知氨基酸序列合成法B2、PCR技術擴增DNA,需要的條件是（）①目的基因②引物③四種脫氧核苷酸④DNA聚合酶等⑤mRNA⑥核糖體A、①②③④B、②③④⑤C、①③④⑤D、①②③⑥A二、基因表達載體的構建

——基因工程的核心1、目的：所需物質：使目的基因在受體細胞中穩定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發揮作用。它們各自的作用是什么?2、基因表達載體的組成：復制原點+目的基因+啟動子+終止子+標記基因它們各自的作用是什么?如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達。不具有，缺少非編碼區(啟動子、終止子）和非編碼序列（如內含子），要人工構建。使目的基因的片段在短時間內成百萬倍地擴增A、DNA連接酶將黏性末端的堿基對連接起來一、目的基因的獲取:2．要求：①點評同學，能做到“三大”，使用專業術語，語言胞是否可以穩定維持和表達其遺傳特性，必須進行檢測與鑒定。1、將目的基因導入植物細胞（1）進行基因工程操作的工具酶有，將蘇云金某研究小組為了研制預防SARS病毒的例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達。2)cDNA文庫(cDNAlibrary)(3)上述過程中，將目的基因導入棉花細胞內使用的方法是_______，A、DNA連接酶將黏性末端的堿基對連接起來解題方法和思路，為展示和質疑做好準備。用培育的棉花的葉等器官喂食害蟲，觀察害蟲的生活情況胞是否可以穩定維持和表達其遺傳特性，必須進行檢測與鑒定。啟動子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片斷，它是RNA聚合酶識別和結合的部位，有了它才能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得蛋白質終止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷，能終止mRNA的轉錄標記基因的作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將有目的基因的細胞篩選出來復制原點：是轉錄和復制的起點導入接種培養接種培養接種培養接種培養含有四環素的完全培養基完全培養基大腸桿菌不含抗四環素基因證明：不存活含有四環素的完全培養基證明：大腸桿菌含抗四環素基因證明：

大腸桿菌的受體細胞含有目的基因

四環素抗性基因

四環素抗性基因完全培養基存活如何把導入了目的基因的受體細胞篩選出來？質粒目的基因限制酶處理一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶表達載體同種3.過程:三、將目的基因導入受體細胞（一）轉化：（二）方法將目的基因導入植物細胞將目的基因導入動物細胞將目的基因導入微生物細胞農桿菌轉化法基因槍法花粉管通道法——顯微注射法——感受態細胞目的基因進入_________內，并且在受體細胞內維持_____和_____的過程受體細胞穩定表達1、將目的基因導入植物細胞（1）農桿菌轉化法特點:能感染雙子葉植物和祼子植物,對單子葉植物無感染能力Ti質粒的T—DNA可轉移至受體細胞并整合到其染色體上轉化過程:Ti質粒目的基因構建表達載體導入植物細胞插入植物細胞染色DNA表達新性狀轉入農桿菌適用于雙子葉植物、裸子植物（2）基因槍法

基因槍法又稱微彈轟擊法，是利用壓縮氣體產生的動力，將包裹在金屬顆粒表面的表達載體DNA打入受體細胞中，使目的基因與其整合并表達的方法。適用于單子葉植物（3）花粉通道法（例如：轉基因抗蟲棉）

植物花粉在柱頭上萌發后，花粉管要穿過花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管還未愈合前，剪去柱頭，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道進入受體細胞。適用于被子植物2、將目的基因導入動物細胞①方法：顯微注射法③程序：②細胞類型：受精卵發育成新性狀的動物移植到子宮或輸卵管培養成早期胚胎顯微注射取受精卵提純含目的基因表達載體3、將目的基因導入微生物細胞（常用大腸桿菌）①原核生物特點：繁殖快、單細胞、遺傳物質少②方法：

用Ca2+處理細胞感受態細胞表達載體與感受態細胞混合感受態細胞吸收DNA分子植物基因工程動物基因工程微生物基因工程常用方法受體細胞比較目的基因導入不同細胞的方法農桿菌轉化法顯微注射法Ca2+處理法體細胞受精卵大腸桿菌

若通過基因過程生產人的糖蛋白可以用大腸桿菌作為工程菌嗎？

不可以，糖蛋白上的糖鏈是在內質網和高爾基體上加工完成，而內質網和高爾基體存在真核細胞中，大腸桿菌是原核生物，細胞中不含這兩種細胞器。以酵母菌作為工程菌可以嗎?可以，酵母菌為真核生物（真菌類）。四.目的基因的檢測與鑒定檢測—鑒定——①檢測轉基因生物染色體的DNA

上是否插入了目的基因②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等方法——方法——方法——DNA分子雜交DNA-RNA分子雜交抗原-抗體雜交基因探針，是一段帶有檢測標記，且序列已知的，與目的基因互補的核酸序列。基因探針通過分子雜交與目的基因結合，產生雜交信號，能從浩翰的基因組中把目的基因顯示出來。1.檢測轉基因生物的DNA探針15N15N14N14N（1）檢測轉基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因基因探針：放射性同位素等標記的DNA分子方法——DNA分子雜交技術變性變性變性方法——DNA分子雜交技術（2）檢測目的基因是否轉錄出了mRNA探針15N15N轉基因生物的mRNA14N14N（3）檢測目的基因是否翻譯成蛋白質方法——抗原-抗體雜交2.鑒定——抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達。合作交流、共同提升重點討論：合作探究中的各題。討論要求：1、請各小組長組織好本組討論。2、強幫弱，“兵教兵”；和諧互助，共同進步。3、集體討論，解決疑難，做好勾畫，總結本組好的解題方法和思路，為展示和質疑做好準備。特別提示：1、熟悉基因工程的幾種工具。2、理解記憶基因工程的具體操作步驟。樂于分享善于溝通展示問題展示方式及位置展示小組個人合作探究1口頭展示2C1合作探究2口頭展示3C1合作探究3口頭展示5C1合作探究4口頭展示4C1合作探究5黑板展示6C1展示自我激勵自我提升自我1．目標：精彩展示使你和同學們思路清晰。2．要求：①展示同學展示迅速，書寫規范。②展示開始時非展示同學可繼續小聲討論，或翻閱學案、課本，進一步思考；③展示快結束時，迅速瀏覽展示內容，認真比對，準備點評、補充、質疑、追問。展示安排及目標要求

總結規律踴躍質疑讓生命在積極的探索中得到提升！1．目標：通過你的精彩點評同學們能熟練掌握重點并突破難點問題。2．要求：①點評同學，能做到“三大”，使用專業術語，語言規范精煉，注意與同學之間的交流互動，對其他同學提出的問題處理得當。②非點評同學，邊聽邊記，善于比對，敢于質疑。點評問題點評方式及位置點評小組個人合作探究1口頭展示4A1合作探究2口頭展示6A1合作探究3口頭展示8A2合作探究4口頭展示9A1合作探究5黑板展示7A1點評安排及目標要求都由能夠編碼蛋白質的______和具有調控作用的______區組成的是由生物的某一特定器官或特定發育時期細胞內的mRNA經體外反轉錄后形成的互補DNA片段，與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就叫做這種生物的cDNA文庫解題方法和思路，為展示和質疑做好準備。復制原點+目的基因+啟動子+終止子+標記基因點問題。含有四環素的完全培養基（5）抗蟲棉的培育過程中，抗蟲基因的受體細胞可以是棉花的一般①RNA聚合酶能夠識別調控序列中的結合位點，并與其結合。用培育的棉花的葉等器官喂食害蟲，觀察害蟲的生活情況●從特定組織提取的染色體基因組DNA---基因組文庫（包含了一種生物所有的基因）一、目的基因的獲取:④利用PCR技術5、科學家通過基因工程方法，將蘇云金芽孢桿菌的Bt毒蛋白基因轉入普通棉株細胞內，并成功實現了表達，從而培育出了能抗棉鈴蟲的棉花植株──抗蟲棉。其過程大致如圖所示：（1）進行基因工程操作的工具酶有

，將蘇云金芽孢桿菌的Bt基因導入棉花細胞內，使棉花植株產生抗蟲性狀，引起這種新性狀產生依賴于

。細菌的基因之所以能在棉花細胞內表達，產生抗性，其原因是_____________________。限制酶，DNA連接酶

它們共用一套遺傳密碼基因重組

(2)基因工程的操作程序主要包括的四個步驟是_______________

，其核心步驟是

，其目的是使目的基因在受體細胞中穩定存在，并且可以________給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發揮作用。(3)上述過程中，將目的基因導入棉花細胞內使用的方法是_______，這種導入方法較經濟、有效。目的基因能否在棉株體內穩定維持和表達其遺傳特性的關鍵是目的基因是否插入到受體細胞染色體DNA上，這需要通過檢測才能知道，檢測采用的最好方法是________。

目的基因的獲取基因表達載體的構建

將目的基因導入受體細胞，目的基因的檢測與鑒定基因表達載體的構建

遺傳

農桿菌轉化法

DNA分子雜交技術

（4）Ti質粒是農桿菌中的一種質粒，其上有T-DNA，把目的基因插入Ti質粒的T-DNA中是利用T-DNA的

特點。含有Bt基因的Ti質粒導入棉花細胞是否可以穩定維持和表達其遺傳特性，必須進行檢測與鑒定。檢測目的基因是否導入成功可以檢測Bt基因是否轉錄出了mRNA，這是檢測目的基因是否發揮功能作用的

。檢測方法是

。（5）抗蟲棉的培育過程中，抗蟲基因的受體細胞可以是棉花的一般體細胞，原因是

。最后檢驗培育的棉花是否抗蟲，常用的方法是

。可轉移至受體細胞并且整合到

第一步

DNA分子雜交技術

植物細胞具有全能性

用培育的棉花的葉等器官喂食害蟲，觀察害蟲的生活情況

受體細胞的染色體DNA上

附加題：已知SARS是由一種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病人康復后的血清中有抗S蛋白的特異性抗體。某研究小組為了研制預防SARS病毒的疫苗，開展了前期研究工作。其簡要的操作流程如下：(1)實驗步驟①所代表的反應過程是________________。(2)步驟②構建重組表達載體A和B必須使用的酶________________________。(3)如果省略步驟②而將大量擴增的S基因直接導入大腸桿菌，一般情況下，不能得到表達的S蛋白，其原因是S基因在大腸桿菌中不能________，也不