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课件网) 第3章 第2节 基因工程的基本操作程序 生 物 2026 内容索引 自主预习 新知导学 合作探究 释疑解惑 课堂小结 课标定位 1.通过对相关实例的分析归纳和对教材内容的梳理,说出获取目的基因常用的方法和技术操作。 2.通过图解分析,初步认识基因表达载体的组成及构建的必要性。 3.通过实例分析及对其他材料的研读,学习导入目的基因的一般方法以及检测和鉴定目的基因的方法。 4.概述PCR反应的原理,尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。 素养阐释 1.结合基因工程的基本操作程序,理解“基因工程赋予生物新的遗传特性”这一生命观念。 2.进行DNA片段的扩增及电泳鉴定,感悟科学技术的进步,提升科学探究能力。 3.通过对PCR的学习,培养利用PCR技术解决生活中实际问题的能力。 自主预习 新知导学 一、目的基因的筛选与获取 1.目的基因 (1)概念:在基因工程的设计和操作中,用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就是目的基因。目的基因主要是指编码蛋白质的基因。 (2)培育转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt抗虫蛋白基因,简称Bt基因。 2.筛选合适的目的基因 有效方法:从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 3.利用PCR获取和扩增目的基因 (1)PCR原理:根据DNA半保留复制的原理,在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制。 (2)组分和条件:缓冲液、DNA模板、2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶,同时要控制温度。 (3)过程 变性:当温度超过90 ℃时,双链DNA解聚为单链 ↓ 复性:当温度下降到50 ℃左右时,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 ↓ 延伸:当温度上升到72 ℃左右时,溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链 (4)方式:成指数形式扩增(约为2n,其中n为扩增循环的次数)。 二、基因表达载体的构建 1.基因表达载体的功能 使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且遗传给下一代,使目的基因能够表达和发挥作用。 2.基因表达载体的组成 3.基因表达载体的构建过程 一般用同种或能产生相同末端的限制酶分别切割载体和含有目的基因的DNA片段,再利用DNA连接酶把两者连接形成一个重组DNA分子(如下图所示)。 三、将目的基因导入受体细胞 1.花粉管通道法 花粉管通道法有多种操作方式。例如,可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中;可以在植物受粉后的一定时间内,剪去柱头,将DNA溶液滴加在花柱切面上,使目的基因借助花粉管通道进入胚囊。 2.农杆菌转化法 (1)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。 (2)农杆菌的特点:能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物没有侵染能力。能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞,并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。 (3)过程 3.将目的基因导入动物细胞和微生物细胞的方法:将目的基因导入动物细胞最常用的方法是利用显微注射将目的基因注入动物的受精卵中;将目的基因导入大肠杆菌细胞一般先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,然后再将重组的基因表达载体导入其中。 四、目的基因的检测与鉴定 1.检测与鉴定的目的:判断目的基因进入受体细胞后,是否稳定维持和 表达其遗传特性。 2.检测方法 (1)分子水平的检测:通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA;用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白等。 (2)个体生物学水平的鉴定,如通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。 五、DNA片段的扩增及电泳鉴定 1.原理:(1)PCR ... ...
