第一节《 基因工程概述》word教案 苏教版生物选修2

第1节  基因工程概述
【学习目标】
1、说出基因工程的概念（A）
2、简述基因工程的诞生历程（A）
3、说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用（A）
4、简述基因工程基本操作程序的四个步骤（B）
【基础梳理】
一、基因工程的概念
是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中表达，产生人类所需的基因产物的技术。
（1）操作环境：生物体外
（2）操作对象：基因
（3）操作水平：DNA分子水平
（4）基本过程：剪切→拼接→导入→表达
（5）结果：人类需要的基因产物
二、基因工程的工具及作用
（一）限制性核酸内切酶（简称限制酶）        “分子手术刀”
1、来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
2、作用：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两
个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
3、特点:具有专一性，表现在两个方面：
①识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列。
②切割特定序列中的特定位点。
4、结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
例1、下列有关基因工程中限制内切酶的描述，错误的是（      ）
A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制性内切酶的活性受温度的影响
C．限制性内切酶能别和切割RNA
D．限制性内切酶可从原核生物中提取
（二）DNA连接酶           “分子针线”
1、分类：根据酶的来源不同，可分为E•coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类
2、作用：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
【疑难解析】
1、两种DNA连接酶(E•coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：
（1）相同点：都缝合磷酸二酯键
（2）区别：E．coIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接；
T4DNA连接酶来源于T4噬菌体能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。
2、DNA连接酶与DNA聚合酶作用的比较
  DNA连接酶 DNA聚合酶
不同点[ 连接的DNA[来 双链[ 单链XXK]
 模板 不要模板 要模板
 连接的对象 2个DNA片段 单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上
相同点 作用实质 形成磷酸二酯键
 化学本质 蛋白质

(三) 载体         “分子运输车”
1、载体的作用：载体是基因运输工具，在基因操作过程中，使用载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
2、载体必须具备三个条件：
（1）能在受体细胞中复制并稳定保存。
（2）具有一至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入。
（3）具有某些标记基因，以便进行筛选。
3、载体的种类：  质粒 、 噬菌体  和 动、植物病毒  等。
最早应用最常应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状DNA分子。
三、基因工程的基本过程
(一) 获得目的基因（目的基因的获取）
1、获取方法主要有两种： （1）从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库中获取。
（2）用人工的方法合成。
★获得原核细胞的目的基因可采取直接分离，获取真核细胞的目的基因一般是人工合成。
★人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学 合成法。
2、利用PCR技术扩增目的基因
（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）目的：获取大量的目的基因
（3）原理：DNA双链复制
（4）过程：第一步：加热至90～95℃  DNA解链为单链；
第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；
第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。
（5）特点：指数形式扩增
(二) 制备重组DNA分子（基因表达载体的构建）
1、重组DNA分子的组成：除了目的基因外，还必须有标记基因。
★标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
2、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。
(三) 转化受体细胞（将目的基因导入受体细胞）
1、转化的概念：是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。
2、常用的转化方法：
（1）将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌介导转化技术（农杆菌转化法），其次还
 基因枪介导转化技术（基因枪法）和花粉管通道技术（花粉管通道法）。
（2）将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。
（3）将目的基因导入微生物细胞：Ca2＋处理法。
例2、以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下 列问题。
（1）获得目的基因的方法通常包括            和                   。
（2）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是              和              。
（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或        ，后者的形状成       。
（4）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率     ，所以在转化后通常需要进行       操作。
（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和        序列上是相同的。
(四) 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（目的基因的检测与鉴定）
1、分子水平的检测
（1）首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。
（2）其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用RNA分子杂交技术。
（3）最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原—抗体杂交技术。
提示：①DNA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

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