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3.2 基因工程的基本操作程序学案
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学习目标：
阐明基因工程的原理和基本操作程序。
针对人类生产或生活中的某一需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得某一转基因产品的方案。
尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。
一、目的基因的筛选与获取
1.目的基因概念：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 产物等相关的基因。
2.目的基因作用：根据不同需要，目的基因不同，它主要是指 的基因。
3.实例：与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。
例：苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴胞晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统杀死棉铃虫。Bt 抗虫蛋白基因简称 Bt 基因就是培育转基因抗虫棉用到的目的基因。
Bt抗虫蛋白的抗虫原理？
当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的 结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。
抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？
Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的 环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈 ，肠道细胞也没有 ，因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。
4.筛选合适的目的基因
（1）方法：从相关的已知 和 清晰的基因中进行筛选。
（2）实例：
5.利用PCR获取和扩增目的基因
（1）全称：
（2）原理：
（3）优点：
（4）PCR所需的条件
参与的组分 在DNA复制中的作用
提供DNA复制的模板
合成DNA子链的原料
催化合成DNA子链
使耐高温的DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸
引物是一小段能与 的一段碱基序列互补配对的短 链核酸。
PCR反应缓冲液中一般要添加 ，以便激活耐高温的DNA聚合酶。
（5）PCR扩增的过程：
结果：1个模板DNA分子经过n轮PCR，可以扩增出 个DNA片段。
PCR技术 DNA复制
相 同 点 原则
原料
条件 模板、能量、酶
不 同 点 解旋方式 DNA在 下变性解旋 催化
场所 体外复制 细胞内（主要在细胞核内）
酶 耐高温的DNA聚合酶 解旋酶、DNA聚合酶
结果 DNA（基因）片段 完整的DNA分子
（6）PCR产物的鉴定：常采用 鉴定PCR的产物。
6.获取目的基因的方法： 、 、 。
二、基因表达载体的构建—基因工程的核心
补充：
真核生物的基因结构
原核生物的基因结构
1.目的：让目的基因在受体细胞中 ，并遗传给下一代；同时，使目的基因能够 和发挥作用。
2.过程：见教材
3.基因表达载体的组成：
启动子：
。
特殊类型：诱导型启动子（当诱导物存在时，可以 激活或抑制目的基因的表达）。
终止子：使转录在所需要的地方停下来。
标记基因： 。
复制原点：DNA聚合酶识别和结合位点，也是复制的起点。
对比 启动子 终止子 起始密码子 终止密码子
所在位置 DNA DNA mRNA mRNA
作用 RNA聚合酶的结合位点， 的起始点 的 终点 的起始点 AUG(甲硫氨酸） GUG（缬氨酸） 的终点 （UAA、UGA、UAG)
三、将目的基因导入受体细胞
1.将目的基因导入植物细胞
（1）花粉管通道法（我国独创—将Bt基因导入棉花细胞）
①用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中。
②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
转化：指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和 的过程。
2.将目的基因导入动物细胞
（1）常用方法：
（2）受体细胞：
3.将目的基因导入微生物细胞
（1）常用方法： 处理
（2）目的：使细胞处于一种 的生理状态。
（3）优点：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少，易于培养。
四、目的基因的检测与鉴定
类 型 检测内容 方 法
分子水平 受体细胞的 上是否插入了目的基因 等技术
目的基因是否 出了mRNA
目的基因是否 成蛋白质
个体生物学水平 个体是否具有相应性状 抗虫鉴定、抗病鉴定等
【习题巩固】
1．下列有关PCR的叙述，错误的是（ ）
A．PCR扩增过程中双链DNA的解开不需要解旋酶
B．用于PCR扩增的DNA聚合酶是一种耐高温的酶
C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP和4种核糖核苷酸
D．复性过程中引物与模板链的结合遵循碱基互补配对原则
2．下列有关基因表达载体的叙述，错误的是（ ）
A．具有复制原点，使目的基因能在受体细胞内扩增
B．具有启动子，作为翻译多肽链的起始信号
C．具有标记基因，有利于目的基因的检测和筛选
D．具有目的基因，以获得特定的基因表达产物
3．下列技术依据碱基互补配对原理的是（ ）
①检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因
②检测目的基因是否转录出了mRNA
③检测目的基因是否翻译成蛋白质
④通过观察害虫吃棉叶是否死亡判断棉花是否被赋予了抗虫特性
A．①②③④ B．①② C．①②④ D．①②③
4．下图为基因工程中基因表达载体的模式图，相关叙述错误的是（ ）
A．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建
B．图中启动子位于目的基因的首端，是核糖体识别和结合的部位
C．复制原点是基因表达载体在受体细胞中独立复制和稳定存在所必需的
D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因
5．基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙述错误的是（ ）
A．常用相同的限制酶处理目的基因和质粒（载体）
B．DNA连接酶和限制酶是构建重组质粒必需的工具酶
C．重组质粒的构建需在大肠杆菌体内完成
D．将重组质粒导入大肠杆菌细胞需用Ca2+处理

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