高中生物基因工程1.2基因工程的基本操作程序素材新人教選修.docx

基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序情境導(dǎo)入課程目標(biāo)將蘇云金芽孢桿菌（圖一）的毒蛋白基因提取出來導(dǎo)入普通棉花（圖二）細(xì)胞可培育成轉(zhuǎn)基因抗蟲棉（圖三），從毒蛋白基因的提取到成功培育成抗蟲棉，基本的操作程序是怎樣的？每一操作環(huán)節(jié)的原理和技術(shù)是怎樣的？1.簡述基因工程原理和技術(shù)。2用流程圖表示基因工程的基本操作程序。3用流程圖表示目的基因的檢測與鑒定程序。4列表比較幾種轉(zhuǎn)化方法的異同和目的基因檢測與鑒定的幾個環(huán)節(jié)的異同。5嘗試設(shè)計某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過程。6關(guān)注基因工程的發(fā)展?；蚬こ痰幕静僮鞒绦蛑饕ㄋ膫€步驟：目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定。一、目的基因的獲取1目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因。2獲取目的基因的常用方法有以下幾種：（1）從基因文庫中獲取目的基因。將含有某種生物不同基因的許多DNA片段導(dǎo)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的基因，稱為基因文庫?；蛭膸彀▋煞N：基因組文庫，即包含一種生物所有基因的文庫；部分基因文庫，即只包含一種生物一部分基因的文庫，如cDNA文庫。（2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因。PCR的含義：是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。目的：獲取大量的目的基因。原理：DNA雙鏈復(fù)制。過程：第一步，加熱至9095 ，DNA解鏈；第二步，冷卻到5560 ，引物結(jié)合到互補DNA鏈；第三步，加熱至7075 ，Taq酶從引物起始進(jìn)行互補鏈的合成。如此重復(fù)循環(huán)多次。特點：指數(shù)形式擴增。（3）用化學(xué)方法人工合成。如果基因比較小，核苷酸序列又已知，也可以通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。輕松判斷PCR屬于DNA片段的復(fù)制技術(shù)，操作時也存在使DNA解旋的環(huán)節(jié)。PCR的DNA解旋和體內(nèi)DNA復(fù)制的解旋有何區(qū)別？提示：PCR的DNA解旋依靠高溫處理，不需要解旋酶；而體內(nèi)DNA復(fù)制的解旋依靠解旋酶的催化作用，是在常溫下進(jìn)行的。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建1構(gòu)建目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2基因表達(dá)載體的組成：目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等。3由于受體細(xì)胞不同，以及目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法不同，基因表達(dá)載體的構(gòu)建也有所差別。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1轉(zhuǎn)化的概念：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。2常用的轉(zhuǎn)化方法（1）將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，除此之外，還有基因槍法和花粉管通道法等。（2）將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是受精卵。（3）將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：早期的基因工程都用原核生物作為受體細(xì)胞，其中以大腸桿菌應(yīng)用最為廣泛。大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是：先用Ca2處理細(xì)胞，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，再將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。四、目的基因的檢測與鑒定1首先，要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交技術(shù)。2其次，還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交，如果顯示出雜交帶，則表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA。3最后，檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)。方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品。4有時還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。如轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性