选修三专题1基因工程教案.doc

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课题专题 1 基因工程

教学 1.简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。

2.简述基因工程的原理及技术。

目标

教重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。

材

分难点基因工程载体需要具备的条件。

析教具教案

抗虫棉培育过程教讲述与学生方练习、讨论相学结合

法

教讨论：抗虫棉是利用什么手段培育的？需要什么工具？

提示：利用转基因技术（基因工程）；工具：限制酶、 DNA 连接酶、运载体等。

一、基因工程的概念以及工具

学 1.概念 :指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA 重组和转基因等技术，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，由于基因工程是在DNA 分子水平上进行和实施的，因此又叫做DNA 重组技术。

过 2.基因工程的工具：

（ 1）“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（简称限制酶）

程

①存在：原核生物中

②作用：识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并使每一条链中特定的部分的两

个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

③形成的末端类型：粘性末端、平末端。

（ 2）“分子缝合针”——DNA 连接酶（作用于磷酸二酯键）

（3）“分子运输车”——载体

条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存，对受体细胞无毒无害；

②具有一至多个酶切位点；③标记基因（一般为抗生素抗

性基因，用来筛选）。

种类：①质粒（最常用）

②其他：λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等

作用：携带外源 DNA 片段进入受体细胞。

特点：可在受体细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA 上随染色体DNA 进行同步复制。

二、基因工程的基本操作程序：

1.目的基因的获取：

（ 1）从基因文库中获得

①基因文库的类型：（酵母菌为例）

基因组文库：把某种生物基因组的全部遗传信息通过克隆载体贮存在一个受体菌克隆子群体中，这个群体即为这种生物的基因组文库。

cDNA文库：指某生物某一发育时期所转录的mRNA全部经反转录形成的CDNA片段与某种载体连接而形成的克隆的集合。

②构建基因文库的目的：为了在不知目的基因序列的情况下，获得所需的目的基因。

（2）人工合成目的基

因①反转录法：

②化学合成法：

（ 3）利用PCR（聚合酶链式反应）技术扩增目的基因

①原理： DNA 复制。

②前提：已知目的基因的一段核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。

③条件： DNA 模板、引物、热稳定DNA 聚合酶（ Taq 酶）和 4 种脱氧核苷酸。

④目的：通过指数式扩增获取大量的目的基因

2.基因表达载体的构建（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并

可遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

（2）基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有启

动子、终止子以及标记基因等。如左图：

①启动子：位于基因首端，是 RNA 聚合酶识别和结合的

部分，驱动基因转录出 mRNA 。

②终止子：位于基因的尾端，作用是使转录过程停止。

③标记基因：作用是为了鉴别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。

3.将目的基因导入受体细胞

知识扩展：

将目的基因导入植物细胞的方法还有①花粉管通道法（我国自主研发）；②基因枪法4.目的基因的监测与鉴定

分子杂交

注意：检验目的基因使用标记的目的基因做探针。

三、基因工程的应用

1.植物基因工程

（ 1）提高农作物的抗逆能力

①抗虫与抗病：抗虫转基因植物、抗病转基因植物

注意：抗虫棉转的是 BT 毒蛋白基因，该基因表达的BT毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽有毒性。

②其他抗逆性：例抗盐、抗旱、耐寒、抗除草剂等。

（2）改良农作物的品质：例转基因延熟番茄、富含赖氨酸的转基因玉米、转基因多色

矮牵牛花。

（3）利用植物生产药物等

2.动物基因工程

（1）提高动物生长速度：例转基因鱼（转入外源生长素基因）

（2）改善畜产品的品质：例转基因牛分泌的乳汁中的乳糖含量少（转入肠乳糖酶基因）（3）转基因动物生产药物：乳腺生物反应器（药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子）

（ 4）转基因动物做器官移植的供体：例培育没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官（抑制或除去抗原决定基因）

3.基因工程的医学应用

（ 1）基因工程药物

①方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。②成果：利

用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。（ 2）基因

治疗

①概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾

病的目的。

②成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。

③类型：

④目前所处阶段：目前处于初期的临床试验阶段。

四、蛋白质工程

1.蛋白质工程的基本原理和途径

2.基因工程的不足：在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。

3.蛋白质工程的进展：科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效性药物。

4.蛋白质工程的前景：蛋白质工程前景是诱人的，但难度却很大，尤其是目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。

总结：