基因工程的基本操作程序

《基因工程的基本操作程序》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基因工程的基本操作程序（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、课时课题：1.2基因工程的基本操作程序 第2课时课型：新授课教 学 目 标知识目标简述基因工程的基本操作程序。能力目标尝试设计某一转基因生物的研制过程。情感态度和价值观目标1、关注基因工程的发展。2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术的创新。重点基因工程基本操作程序的步骤。难点1、农杆菌转化法2、DNA分子杂交法知识点1、目的基因导入受体细胞2、目的基因的检测与鉴定考试点1、目的基因导入受体细胞的方法2、目的基因的检测与鉴定能力点尝试设计某一转基因生物的研制过程。自主探究点目的基因导入不同受体细胞的方法易错易混点DNA分子杂交法、分子杂交法、抗原-抗体杂交法训练点基因工程基本操作程序

2、的步骤教法与学法讲述法、归纳法、讨论法、辩论法和探究学习法教学模式“学导结合、五步教学”模式教 具多媒体课件教学流程教学环节教师活动学生活动设计意图目标展示：阅读导学案，展示本节课的知识目标、能力目 标和情感态度和价值观目标。阅读教学目标，了 解本节课的学习 内容。展示教学目 标，让学生了 解本节课的 教学内容。复习回顾， 导入新课：复习提问，回顾所学：1、目的基因的提取方法有哪些？2、如何构建基因表达载体？3、基因表达载体包括哪些部分？导入：出示转基因抗虫棉的培育图片。设疑：要培育转基因抗虫棉，必须把抗虫基因导入棉花细胞中，如何将目的基因导入受体细学生回顾、回答。学生聆听，开始进入新课时的学

3、习。回顾所学，导 入新课。创设问题情 境，激发学习 欲望。胞呢？学导结合： 三、将目的 基因导入受 体细胞：三、将目的基因导入受体细胞：组织学生阅读课本，自主学习，并完成导学案。(一)转化：目的基因进人受体细胞内，并在 受体细胞内维持稳定和表达 的过程。(二)方法1.将目的基因导入植物细胞(1) 农杆菌转化法 农杆菌特点：易感染 双子叶植物和裸子植物，对 单子叶 植物没有感染力： Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。 转化：目的基因插人Ti质粒的T-DNA 进入农杆菌一导入植物细胞一目的 基因整合到植物细胞染色体上一目的基因的遗 传特性得以稳定维持和表达。(2)

4、基因枪法基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转 化方法，但是成本较高。(3) 花粉管通道法花粉管通道法：这是我国科学家独创的一种方 法，是一种十分简便经济的方法。(我的的转基 因抗虫棉就是用此种方法获得的)思考与讨论：将目的基因导入植物细胞的方法 有哪些？最常用的方法是？哪些细胞可以作为 受体细胞？提示：将目的基因导入植物细胞的方法有农杆 菌转化法、基因枪法、花粉管通道法。最常用 的是农杆菌转化法。受体细胞既可以是受精卵 也可以是体细胞，如果受体细胞是体细胞还需 借助植物组织培养技术才能获得转基因植株。 引导学生看插图，概述农杆菌转化法的过程。 通过这种方法，目的基因最终插入到植物细胞 中染

5、色体的DNA上(利用的原理是基因重组)， 使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。 2.将目的基因导入动物细胞(1) 方法：显微注射技术。(2) 操作程序：目的基因表达载体提纯一取卵 (其实是受精卵)一显微注射一注射了目的基 因的受精卵移植到虹性动物的 输卵管或 子宫内发育一新性状动物。设疑：培育转基因动物时，受体细胞能否采用学生阅读课本，自 主学习，填写导学 案上的相关内容思考、讨论、回答培养学生自主学习的能力。动物体细胞？提示：动物体细胞的全能性随动物细胞分化程 度的提高而逐渐受到限制，而受精卵全能性高， 并且体积大、易操作、营养物质丰富，经发育 可直接表达性状，所以培育转基因动物时，一

6、般不选择体细胞作为受体细胞，而是选择受精 卵作为受体细胞。3.将目的基因导人微生物细胞(1) 原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、 遗传物质相对较少等。(2) 大肠杆菌最常用的转化方法是：_Ca2+ 处理细胞-感受态细胞一表达载体与感受 态细胞混合f 促进感受态细胞吸收DNA 分子。思考与讨论：1. 早期的基因工程为什么选择原核生物作为受 体细胞？提示：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， 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。因此，早期的基因工程都用原核生物作为受体细胞。2. 为什么要用

7、Ca2+处理细胞？提示：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。受体细胞：细菌1氯化钙细胞壁的通透性增大1重组质粒进入受体细胞1目的基因随受体细胞的繁殖而复制例1采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导 入目的基因的做法正确的是(C )思考、讨论培养学生独 立思考、分析 问题和解决 问题的能力。将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码 毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中将 编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导人 细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织 培养将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质 粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵A、 B、C

8、、D、深化拓展：探究1、导入受体细胞的是目的基因还是基因 表达载体？提问学生回答提示：将目的基因导入受体细胞之前，都必须 进行基因表达载体的构建，即导入受体细胞的 必须是重组DNA分子，而不能直接导入目的基 因。探究2、如何避免目的基因因花粉的传播转移到 近缘的其他作物中，防止基因污染？提问学生回答提示：可把目的基因导入到受体细胞的细胞质 中，如叶绿体、线粒体中，可避免目的基因因 花粉的传播转移到近缘的其他作物中，从而防 止基因污染。思考、讨论学导结合： 四、目的基 因的检测与 鉴定设疑：抗虫基因导入棉花细胞内就一定能获得 抗虫棉吗？提问学生回答提示：不定，目的基因是否真正插入受体细 胞的DN

9、A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。四、目的基因的检测与鉴定组织学生阅读课本，自主学习，并完成导学案。1.检测 检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了 目的基因，非常关键，检测方法是一 DNA分子杂 交法。 要检测目的基因是否转录出了 mRNA，检测方 法是 分子杂交法。用标记的目的基因作探 针，与mRNA杂交，如显示出杂交带，则表明目 的基因转录出了 mRNA. 检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是抗思考、讨论、回答阅读课本，自主学 习，获取目的基因 的检测与鉴定的 相关知识。培养学生自 主学习、独立 思考、分析问 题和解决问 题的能力。原抗体杂交法

10、。2.鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定等。思考与讨论： 目的基因的检测与鉴定可以从什么水平来 做？基因工程成功的标志是什么？提示：检测是分子水平上的，而鉴定是个体水 平上的。引出检测分为DNA、mRNA和蛋白质水 平。强调检测转基因生物染色体的DNA上是否 插入目的基因是目的基因能否在真核生物中稳 定遗传的关键。基因工程成功标志是表达出人 类所需的蛋白质。 DNA分子杂交技术如何操作？什么是探针？如何标记？依据什么原理？提示：DNA分子杂交技术的步骤：转基因生物一 提取基因组DNA和探针杂交一有杂交带一 证明目的基因已插入染色体DNA中。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

11、链，再与同位素 标记的DNA探针杂交，即米用一定的技 术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在 一起，如果这两个单链具有互补的碱基序 歹L那么，互补的碱基序列就会结合在一起， 形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部 位，仍然是两条游离的单链。探针是含有目 的基因的单链DNA，用放射性同位素标记； 补充探针还可以用地高辛和生物素标记。 DNA分子杂交的原理是碱基互补配对原则。引导学生看课本第14页图1-14目的基因的检 测示意图。 检测目的基因是否转录出mRNA和检测是否含有目的基因能否用相同的探针？依据什么 原理？提示：检测目的基因是否转录出mRNA和检测是 否含有目的基因可以用相同的探针，因

12、为含 有目的基因的单链DNA既可以与目的基因 的另一条单链互补，也可以与mRNA互补， 所以此方法叫分子杂交法（DNA与RNA杂 交），而检测是否含有目的基因用DNA分子 杂交法（DNA与DNA杂交），依据的原理都思考、讨论、回答分析课本上的图培养学生分 析问题、解决 问题的能力通过图进一 步理解目的 基因的检测方法是碱基互补配对原则。 用什么方法检测目的基因是否翻译出蛋白质？原理是什么？提示：转基因生物一提取蛋白质（用其作抗原） 与抗体反应一有杂交带一目的基因已形成蛋白 质产品。原理：抗原一抗体特异性结合。强调：不论是复制水平NA分子杂交）、转录 水平（分子杂交）还是翻译水平（抗原-抗 体杂

13、交）的检测，都是在体外进行的。抗原 一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。 如何从个体生物学水平鉴定转基因抗虫棉？提示：给棉铃虫喂食抗虫棉，看虫子的生活状 况等。讨论总结出基因工程的基本操作程序概念图， 在整体上把握知识脉络。例2目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定 维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测 才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的 是（D ）检测受体细胞是否有目的基因检测受体细 胞是否有致病基因检测目的基因是否转录 mRNA检测目的基因是否翻译蛋白质A.B.C.D.深化拓展：探究3、.基因工程的基本操作程序中，哪几步 涉及

14、到碱基互补配对？提示：基因工程的基本操作程序中，目的基因 的获取、基因表达载体的构建、目的基因的检 测与鉴定都涉及到碱基互补配对。探究4、利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素， 联系前面有关细胞器功能的知识，结合基因工 程操作程序的基本思路，思考一下，若要生产思考、讨论、回答加深对基因操作程序的理解。人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？提示：有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链， 这些糖链是在内质网和高尔基复合体上加工完 成的，内质网和高尔基复合体存在于真核细胞 中，大肠杆菌不存在这两种细胞器，因此，在 大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的，可用 酵母菌生产这种糖蛋白。探究5、尝试设计某一转基因生物的研制过程

15、。P -珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当 它的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如 镰刀形细胞贫血症。假如让你用基因工程的方 法，使大肠杆菌生产出鼠的P -珠蛋白，想一想， 应如何进行设计？提示：基本操作如下：(1) 从小鼠中克隆出P -珠蛋白基因的编码序 列(cDNA)。(2) 将cDNA前接上在大肠杆菌中可以适用的 启动子，另外加上抗四环素的基因，构建成一 个基因表达载体。(3) 将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌 中，然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆 菌。如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆 菌会因不含有抗四环素基因而死掉；如果培养 基上长出大肠杆菌菌落，则表明p -珠蛋白基

16、因 已进入其中。(4) 培养进入了 p -珠蛋白基因的大肠杆菌， 收集菌体，破碎后从中提取P -珠蛋白。梯度训练留学生5分钟，做导学案习题。其中15为必 做题，6为选做题，可以课下完成。做导学案习题习题巩固所 学跟进反思本节课主要米用启发式教学，层层深入的问题 情境，让学生产生了浓厚的学习兴趣，在活跃 的气氛中参与思考、讨论，主动构建地获得知 识。学生反思本节课 所学，查缺补漏。进行教学反思，在反思中不断寻求进步0梯度训练：1. 基因工程的操作步骤： 制备重组DNA分子 转化受体细胞 筛选出获得目的基因的受体细胞，培养受体细胞并诱导目的基因的表达 获取目的基因正确的操作顺序是(C )A.B.C

17、.D.2. 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补 配对的步骤是A-人工合成基因B.制备重组DNA分子C.转化受体细胞。.目的基因的检测和表达3. 下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法(B )A.基因枪法B.显微注射法 C.农杆菌转化法D.花粉管通道法4. 基因工程中常用的受体细胞不包括(A )A人体细胞B .动物细胞C.植物细胞D.微生物细胞5. 基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞。下列不属于这样做的原 因的(D )A.结构简单，多为单细胞B.繁殖速度快C.遗传物质含量少D.性状稳定，变异少(选做题)6.多聚半乳糖醛酸酶(P

18、G)能降解果胶使细胞壁破损。 番茄果实成熟中，PG合 成显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜，可利用基因工程的方法以其进行改造。请据 图回答：(1) 提取目的基因 若已获取PG的mRNA，可通过获取PG基因。 在该基因上游加结构A可确保基因的反义转录，结构A上应具有 结合位 点。得到的目的基因两侧需人工合成BamHl黏性末端。已知BamHl的识别序列如图2-甲所示， 请在图2-乙相应位置上，画出目的基因两侧的黏性末端。GGATCCCCTAGG图2图1 重组质粒转化到大肠杆菌中的目的。(2) 用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有 的培养基进行筛选，与此同时，为能更好地达到培养目的

19、，还需在培养基中加入 。培养2448h后取样，在质量分数为25%的蔗糖溶液中，观察细 现象 来鉴别细胞壁是否再生。(3) 由于导入的目的基因能转录反义RNA，且能与互补结合，抑 制PG基的正常表达。若转基因番茄的保质期比非转基因番，则可确定转基 因番茄成功。(4) 获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用 方法使 子代保持转基因的优良性状。(5) 改造过程需要的工具酶 ，如果在此过程中形成的是平末端，则 起“缝合作用的酶是。(6 )在构建基因表达载体时，除了插入目的基因外，基因表达载体中还需含 有,在该番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫 做。答案：（1）

20、逆转录（或cDNA文库） RNA聚合酶（1分）画图 大量复制目的基因（克隆目的基因）ATCCGG目的基因GGCCTA（2）卡那霉素植物激素（生长素和细胞分裂素） 是否发生质壁分离（3）天然PG基因转录的mRNA 长（4）植物组织培养限制酶和DNA连接酶 T4DNA连接酶 板书设计:1.2基因工程的基本操作程序三、将目的基因导入受体细胞1. 将目的基因导入植物细胞2. 将目的基因导入动物细胞3. 将目的基因导入微生物细胞四、目的基因的检测与鉴定1.检测2.鉴定教学反思：教学反思：本节课是选修三专题一基因工程第二节的第二课时的内容，学习目 的基因导入的方法时，可以借用目的基因导入植物细胞的方法一一农杆菌转化法以及相关的图， 讲清具体方法。攻破一点后，再扩展到其它导入方法。最后再通过设计某一转基因生物，将基 因工程的操作程序有机地串联起来。在教学过程中，遵循教师为主导，学生为主体的原则，引 导学生积极思维，鼓励学生合作学习，培养学生的主动性和积极性。