高中生物选修三专题一1.2
高中生物选修三专题一 1.2 基因工程的基本操作程序
已知基因的核苷酸序列 ； ③前提条件：_______________________ 模板DNA 、___________ DNA引物 、 原料：___________ 热稳定DNA聚合酶 、 ________________ 四种脱氧核苷酸 。 __________________ 指数 方式扩增，即____ 2n （n为扩增 ④方式：以_____ 循环的次数） ⑤结果： 使目的基因的片段在短关信息。
如：根据基因的核苷酸序列
基因的功能
基因在染色体上的位置
基因的转录产物mRNA
基因翻译产物蛋白知道序列，NA B、线粒体DNA C、总mRNA D、tRNA
3、化学方法人工合成目的基因
（1）范围
在基因较小，核苷酸序列已知的 情况下，可以利用DNA合成仪人工合 成。
（2）方法 化学合成法 、 反转录法
（在DNA合成仪中合成）
人工合成 (基因比较小)
DNA合成仪
48
①反转录法：
以目的基因转录成的信使 RNA为模板，反转录成互补的 单链DNA，然后在酶的作用下 合成双链DNA，从而获得所需 的基因。
（二）、目的基因
主要指的是编码蛋白质的结构基因
也可以是一些具有调控作用的因子。
例如：与生物抗逆性相关的基因，与生物优良品质 相关的基因，药物和保健品相关的基因，与毒物降 解相关的基因，以及与工业所需要酶相关的基因。
目前被广泛提取使用的目的基因有： 苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因 （抗病毒、抗细菌)、人胰，导入的 一段碱基序列互补配对。
温度控制和缓冲液（Mg2+）
（5）、仪器： PCR扩增仪（自动调控温度的仪 器） （6）、方式： 以_____ 指数 方式扩增，即 ____ 2n （n为扩增循环的次数）
生物选修3基因工程知识点归纳
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC AGGUCACGUCG
RNA聚合酶
RNA聚合酶
精品课件
非编码区
真核细胞的基因结构
编码区
非编码区
编码区下游
RNA聚合酶
结合位点 外显子
内含子
(能编码蛋白质) (不能编码蛋白质)
调控遗传信息的表达 (调控序列)
精品课件
6. 原核生物与真核生物基因结构的主要区别是什么？
不一定
13.将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，需要什么工具？
14.DNA连接酶的作用是什么？ DNA连接酶可将__双__链__D_N_A_片__段__之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的__磷__酸__二__酯__键__。
精品课件
15.互补的黏性末端之间的碱基对间的氢键的恢复，与酶有关吗？ 无关 16.DNA连接酶对所连接的DNA片段的碱基序列有严格要求吗？ 没有 17.DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？
不需要
构建基因表达载体 连接滞后链上的 冈崎片段
精品课件
蛋白质
将单个脱氧核苷酸 合成互补子链
需要
PCR技术需要耐高温的 DNA聚合酶，即Taq酶 将游离脱氧核苷酸连接 到引物，形成互补子链
20.能否把目的基因直接导入受体细胞？需要什么工具？
21.载体的作用是什么？
① 作为运载工具，将外源基因转移到受体细胞中去； ② 使外源基因能在受体细胞内稳定保存、复制和表达。
14.进行PCR时，怎样使DNA双链解开？
利用DNA的热变性原理
在80℃-100℃的温度范围内，DNA的双螺旋结构解体，双链分开
精品课件
15.高温解决了打开双链的问题，但怎样解决DNA聚合酶失活的问题？ 需要一种耐高温的DNA聚合酶，即Taq酶（70℃-75℃）
高中生物 选修3 教材 课后习题 答案【word2003,精心校对、修改版】
高中生物选修3 教材答案【精心校对、修改版】♫1.1 DNA重组技术的基本工具（一）思考与探究1.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA 片段：(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC…（4）…G…G …TG CG……CTTAA(5) G… (6) …GC(7) GT…(8)AATTC…ACGTC… …CG C A…G…你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？答：2和7能连接形成…ACGT……TGCA…；4和8能连接形成…GAATTC……CTTAAG…；3和6能连接形成…GCGC……CGCG…；1和5能连接形成…CTGCAG……GACGTC…。
2.联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。
细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。
生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵（本题不要求学生回答的完全，教师可参考教师用书中的提示，根据学生的具体情况，给予指导。
上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回答）。
3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。
是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。
（1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。
高中生物选修3教案 第1章 基因工程
专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具1、教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节，本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具，是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。
2、教学目标1．知识目标：（1）简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。
（2）简述DNA重组技术所需的三种基本工具。
2．能力目标：运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。
3．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创新。
3、教学重点和难点1、教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2、教学难点基因工程载体需要具备的条件。
4、学情分析学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识，对于本部分内容已经有了初步了解，所以学习起来应该不会有太大的困难。
5、教学方法1、学案导学：见学案。
2、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习6、课前准备1．学生的学习准备：预习《DNA重组技术的基本工具》，初步把握DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：1课时一、教学过程(一) 预习检查、总结疑惑。
检查学生落实预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性。
（二）情景导入、展示目标。
教师首先提问：A.我们以前在哪部分学习过基因工程？（必修二从杂交育种到基因工程）B.回想一下，转基因抗虫棉是怎样培育出来的？经过了哪些主要步骤？（实质是基因工程的基本操作程序：目的基因的获取，基因表达载体的构建，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定）从这节课开始，我们将深入学习基因工程，今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。
我们来看本节课的学习目标。
（多媒体展示学习目标，强调重难点）（三）合作探究、精讲点拨。
人教版高中生物选修3专题一《基因工程》
1
1.1DNA重组技术的基本工具
精选课件ppt
2
学习目标
1、基因工程的基本概念 2、DNA重组技术的三种基本工具
重点：DNA重组技术的三种基本工具 难点：载体具备的特点
精选课件ppt
3
定向基因改造设想
设想 一
设想 二
设想 三
能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？
能否让细菌“吐出”蚕丝？
精选课件ppt
17
精选课件ppt
18
二“分子缝合针”——DNA连接酶
类型
来源
相同点
功能 差别
E·coliDNA
连接酶
T4DNA连接酶
大肠杆菌 恢复 只能连接黏性末端
磷酸
T4噬菌体 二酯键
能连接黏性末端和 平末端(效率较低)
精选课件ppt
19
二、 “分子缝合针” —— DNA连接酶
1、种类：两类
DNA聚合酶
连接DNA链 双链
单链
连接部位
在两DNA片段之间 将单个核苷酸加 形成磷酸二酯键 到已存在的核酸
片段的3’末端
的羟基上，形成 磷酸二酯键
精选课件ppt
22
三、 “分子运输车” —基因进入受体细胞的载体：
1、通常以质粒作为载体 质粒——细菌细胞中一种很小的环状DNA分子。
裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我 复制能力
能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等 珍贵的药物？
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创 立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
精选课件ppt
4
基因工程概念
又叫做DNA重组技术。是指按照人们的愿望， 进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基 因技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出 更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
人教版高中生物选修3专题1第2节基因工程的基本操作程序(共42张PPT)
目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌 抗虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、人胰 岛素基因等。
（一）获取目的基因的常用方法有哪些?
初始目的基因的来源 1. 从生物中直接获取 2. 人工合成
注意：要保持基因的完整性
目的基因的核苷酸序列未知）含有某种生物不同基因的许多DNA片断， 导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有 这种生物的不同基因，称为基因。基因基因组
部分基因 （如:cDNA）•9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/8/122021/8/12Thursday, August 12, 2021 •10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/8/122021/8/122021/8/128/12/2021 9:54:53 PM •11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/8/122021/8/122021/8/12Aug-2112-Aug-21 •12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/8/122021/8/122021/8/12Thursday, August 12, 2021
PCR技术扩增与DNA复制的比较
碱基互补配对 四种脱氧核苷酸
模板、能量、酶
DNA在高温下 变性解旋
体外复制
解旋酶催化 细胞核内
热稳定的DNA聚合酶 细胞内的DNA聚合酶
大量的DNA片段 形成整个DNA分子
3.人工合成
——根据已知的氨基酸序列合成DNA 蛋白质的氨基酸序列
高中生物选修3专题1第1节dna重组技术的基本工具_3
平末端
当限制酶从识别序列的中心轴线处切 开时，切开的DNA两条单链的切口，是平 整的，这样的切口叫平末端。
（一）、限制性核酸内切酶
1、来源：原核生物 2、种类：约4000种 3、特点：专一性 4、切割位点：磷酸二酯键 5、形成末端：黏性末端、平末端
？
寻根问底：根据你掌握的知识， 你能推测这类酶存在于原核生 物中的作用是什么吗
专题一 基因工程
回顾： 基因工程的概念：
优点又：叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通 俗定的向说地，改就造是生按物照的人遗们传的性意状愿；，把一种生物 的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后 放实到现另基一因种在生不物同的物细种胞之里间，的定转向移地，改迅造速生培物育 的出遗生传物性新状品。种
基因重组 生物体外
工 欲 善 其必 事先
利 其 器
二、DNA重组技术的基本工具
• 准确切割DNA的工具（“分子手术刀”） ——限制性核酸内切酶 （限制酶）
• DNA片段的连接工具（“分子缝合针”） ——DNA连接酶
• 基因转移工具（“分子运输车”） ——运载体
（一）、限制性核酸内切酶
限制性内切酶从哪里寻找？
1、来源：原核生物 2、种类：约4000种
（二）、DNA链接酶
DNA连接酶链接的是什么
磷酸二酯键
磷酸二酯键
（二）、DNA链接酶
E·coli DNA连接酶
或T4DNA连接酶
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”
起来，但效率较低
T4DNA连接酶
形成磷酸二酯键
（三）、运载体
1、作用：将目的基因导入受体细胞
002高二生物选修三专题1.2编号0002
选三专题1.2.1基因工程的基本操作程序【学习目标】1、简述基因工程原理及基本操作程序。
2、尝试设计某一转基因生物的研制过程。
[学习重点]1、基因工程基本操作程序的四个步骤。
[学习难点]1、从基因文库中获取目的基因。
2、利用PCR技术扩增目的基因。
一．目的基因的获取（请阅读课本8-11页）预习一1. 目的基因主要是指编码的基因和一些具有作用的因子。
2．获取目的基因的方法(1)从基因文库中获取目的基因：①基因文库: 将含有某种生物基因的许多 ,导入中储存,各个受体菌分别含有这种生物的。
分为基因组文库——“国家图书馆”: 包含了一种生物基因。
部分基因文库——如“××市图书馆”: 包含了一种生物的基因,如。
②从基因文库中获取目的基因的具体方法：根据基因的有关信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。
(2)利用PCR技术扩增目的基因①定义: PCR(聚合酶链式反应)是一项在生物体外核酸合成的技术。
②原理: 。
③条件：已知目的基因的序列。
还需要。
④过程：目的基因DNA受热形成，与结合，然后在_________的作用下进行延伸形成DNA。
⑤方式：指数扩增=2n(n为扩增循环的次数)(3)人工合成法-若基因比较小，可通过用化学方法直接人工合成。
探究一1．探讨基因文库、基因组文库、cDNA文库之间的关系。
2.为什么cDNA文库没有启动子和内含子？原核与真核生物基因结构包括编码区和非编码区。
原核生物的编码区是连续的，全部都可以转录出mRNA,编码出蛋白质。
而真核基因的编码区是不连续的，分为外显子和内含子，外显子能够转录出mRNA,编码出蛋白质，而内含子也转录出mRNA，但进入细胞质后该部分被剪切掉，不进行翻译，不编码蛋白质。
因此真核基因的非编码序列包括非编码区的所有序列以及编码区里面的内含子。
非编码区虽然不能转录出mRNA，但是对基因的转录有调控作用，最重要的一个就是位于基因首端非编码区的启动子和尾端非编码区的终止子，分别起到驱动和终止转录的作用。
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目的基因主要是指 编码蛋白质的结构基因 目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云 金杆菌抗虫基因、植物抗逆性基因（抗病毒、 抗细菌)、人胰岛素基因等的基因 3）人工合成
1.常用菌： 大肠杆菌 2.微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少 处理细胞→ 感受态 细胞 →表达载体与感受态细胞混合→ _________ 感受态 细 胞吸收DNA分子。 3.转化方法： Ca2+
(四)目的基因的检测与鉴定
检测： 是否插入目的基因
—— DNA分子杂交
是否转录
真核细胞的基因结构
编码区是间隔的、不连续的。 其中，能够编码蛋白质的序列叫做外显子，一般不 能够编码蛋白质的序列叫做内含子。
真核生物基因表达的调控
• 信使RNA的加工：
编码区上游 转录 编码区下游
初级转录物
加工
剪切内含子转录部分 拼接外显子转录部分
成熟的信使RNA如何从基因中得到我们所需的目的 基因？根据基因的有关信息：如基因核苷酸序列或表达的 产物或基因的功能等等。（课本p9）
2）利用PCR技术扩增目的基因
原理: DNA双链复制
前提: 要有一段已知 目的基因的脱 氧核苷酸序列 ，以便合成引 物。
5/G—G 5/
引物Ⅱ
/ 3 T—C 3/ A—G 5/
3/
引物Ⅰ
G — G 3 / C —C
G —A 5 /
(二)基因表达载体的构建 —— 核心 基因表达载体的组成：
a、目的基因 b、启动子
c、终止子 d、标记基因
(三)将目的基因导入受体细胞
受体细胞 内，并且在 转化——目的基因进入_________ 稳定 和_____ 表达 的过程 受体细胞内维持_____
(三)将目的基因导入受体细胞 农杆菌转化法 导入植物细胞 方法 基因枪法
反转将含有某种生物不同基因的很多的DNA片段，导入到 受体菌群中储存，每个受体出来，选 用适当的限制酶，将DNA切成一定大小的DNA 片段，然后将这些片段分别与载体连接起来， 导入受体菌中储存，这个群体包含了这种生 物的所有基因。
花粉管通道法
导入动物细胞 ——显微注射法 导入微生物细胞 —— 感受态细胞吸收 DNA分子
1.农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物,
植物体损伤分泌酚类化合物，吸引农杆菌。Ti质粒 的T-DNA可转移至受体细胞的染色体DNA上.
将目的基因导入受体细胞（动物细胞）
• 显微注射法
将目的基因导入微生物细胞
1. 加热至90-95度：DNA解链,氢键断裂； 2.冷却至55-60度：引物结合到互补DNA链；
3.加热至70-75度： Taq酶从引物起始进行互补链 的合成
利用PCR技术扩增目的基因
3）人工合成 如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可 以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。 反转录法 化学合成法
通过对受体 菌的培A反转录产生的 多种互补DNA片段（也叫cDNA），与载体连接后储 存在一个受体菌群聚合酶的作用是催化DNA转录为RNA。
——分子杂交
是否翻译
——抗原-抗体杂交
个体 鉴定： 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
如果显示出杂交带，就表明待测样品含有 目的基因或目的基因已经转录。
例：用棉铃饲喂棉 铃虫，如虫吃后不出现 中毒症状，说明未摄入 目的基因或摄入目的基 因未表达。如虫吃后中 毒死亡，则说明摄入了 抗虫基因并得到表达。 若不能表达，要对抗虫 基因再进行修饰。