2019-2020年高中生物第一章基因工程第二节基因工程的原理和技术学案浙科版选修.doc

第一章 2019-2020年高中生物第一章基因工程第二节基因工程的原理和技术学案浙科版选修为了实现基因工程的目标，通常要具备多种工具酶、目的基因、载体、宿主细胞等基本要素，并按一定程序操作。基因工程的基本操作步骤包括：目的基因的获得、重组DNA分子的形成、重组DNA分子导入受体细胞(宿主细胞)、筛选含有目的基因的受体细胞及目的基因的表达。一、获得目的基因1什么是目的基因人们所感兴趣的(需要的)特定基因，如苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因，还有植物的抗病(抗病毒、抗细菌)基因以及人的胰岛素基因、干扰素基因等，都是目的基因。如果目的基因的序列已知，可用化学法合成和扩增。如果目的基因的序列未知，可从基因文库中寻找。2获取方法(1)人工合成：根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学的方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得，或利用聚合酶链式反应(PCR)技术扩增目的基因。(2)从基因文库中获取目的基因构建包含目的基因在内的基因文库，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、基因转录产生的mRNA，以及基因翻译产物蛋白质的特性等来获取目的基因。基因文库相当于一个大图书馆，我们需要的图书相当于目的基因，我们可以从图书馆中找到想要的图书，相当于从基因文库中找到想要的目的基因。3酶切获得目的基因用一种限制性核酸内切酶切割人DNA分子，得到含目的基因并具有粘性末端的DNA片段。二、形成重组DNA分子用与获得目的基因相同的限制性核酸内切酶切割质粒(载体DNA)，其会露出与目的基因的粘性末端相同的粘性末端，然后用DNA连接酶将目的基因与载体DNA连接在一起，形成重组DNA分子。基因工程中的DNA重组与减数分裂过程中的DNA重组有区别。前者属于无性重组，并发生在不同种生物间，打破了物种间的界线，可以定向地改造生物的遗传特性，此操作均在细胞外进行。三、将重组DNA分子导入受体细胞1受体细胞基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。2重组DNA分子导入受体细胞的过程目的基因由于具有大分子性，不能单独进入受体细胞，必须由载体携带进入。如果质粒是载体，受体细胞应选择大肠杆菌。一般是将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能够获得大量的目的基因。体外重组DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。 四、筛选含有目的基因的受体细胞在全部受体细胞中，真正能够摄入重组DNA 分子的受体细胞是很少的。因此，必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行筛选。筛选的方法有很多种，例如，大肠杆菌的某种质粒具有四环素抗性基因，当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有四环素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。在基因操作的步骤中，只有“重组DNA分子导入受体细胞”过程中不发生碱基互补配对，其他步骤均发生碱基互补配对。五、目的基因的表达重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程，同时也标志着基因工程操作成功。