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1、2 基因工程的基本操作程序（2課時） [教學(xué)目標(biāo)] 1．通過對書中插圖、照片等的觀察，學(xué)會科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)觀察能力。 2．通過對基因工程的基本操作程序的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在理解步驟的同時，舉一反三，對于其他基因工程操作實例做到能理解、能介紹，從而培養(yǎng)學(xué)生對相關(guān)知識的理解能力及良好的語言表達(dá)能力。 3．通過引導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)上的探究活動，引導(dǎo)學(xué)生主動參與，樂于探究，培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識能力、分析和解決問題的能力及交流與合作的能力。 [教學(xué)重難點] 1．名詞：目的基因、基因文庫、轉(zhuǎn)化 2．PCR擴(kuò)增過程 3．基因表達(dá)載體的組成及各自作用 4．將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞、動物細(xì)胞、微生物細(xì)胞的常用方法 5．目的基因的檢測與鑒定的步驟 [教學(xué)過程] 導(dǎo)入：通過基因工程的概念我們可知,我們能夠應(yīng)用DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)賦予生物以新的遺傳特征，但是無論是DNA重組技術(shù)還是轉(zhuǎn)基因技術(shù)都需要找到對我們有利的目的基因，我們該如何去尋找目的基因哪，目的基因又將如何連接到載體上哪，以及如何將載體導(dǎo)入受體？這些都是我們所要共同探究的問題!現(xiàn)在讓我們共同學(xué)習(xí)一下1.2基因工程的基本操作。 思考1.我們在前面提到的蘇云芽孢桿菌中的抗蟲基因、胰島素基因、干擾素基因等都可以作目的基因?？墒且诤棋摹盎蚝Ｑ蟆敝?，找到特定的目的基因可以用什么樣的方法和途徑呢？ 新課教學(xué)： 基因工程的基本操作步驟主要包括：目的基因的獲??；基因表達(dá)載體的構(gòu)建；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；目的基因的檢測與鑒定。 一．目的基因的獲取 1．目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。 2．目的基因的獲取方法： 基因組文庫 從基因文庫中獲取 鳥槍法 cDNA文庫 人工合成 （1）從基因文庫中獲取 基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因。 構(gòu)建基因文庫的目的：為了在不知目基因序列的情況下，便于獲得所需的目的基因。 基因組文庫：含有一種生物的所有基因。 部分基因文庫（如cDNA文庫）：含部分基因，可由mRNA反轉(zhuǎn)錄而來。 提示：受體菌在培養(yǎng)基上以菌落形式存在，每一個菌落都由一個細(xì)胞繁殖而來，攜帶著同種基因，可以利用目的基因有關(guān)信息，找到目的基因所在菌落，然后再進(jìn)行提取。 （2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 PCR：是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。 原理：DNA雙鏈復(fù)制 原料：模板DNA；RNA引物；四種脫氧核苷酸；熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）；離子 方法：DNA受熱變性解旋為單鏈、冷卻后RNA引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合、DNA聚合酶作用下延伸合成互補(bǔ)鏈。 特點：指數(shù)形式擴(kuò)增 二．基因表達(dá)載體的構(gòu)建 1．目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在；可以遺傳給下一代；使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。 目的基因： 2．基因表達(dá) 啟動子：位于基因首端，RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄基因 載體的組成 終止子：位于基因尾端，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來 標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因 3．方法：同種限制酶分別切割載體和目的基因，再用DNA連接酶把兩者連接。 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運(yùn)載體） 4．條件：同種限制酶、DNA連接酶、ATP（目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因） 提示：由于目的基因的兩端和載體具有相同的黏性末端，所以有三種可能：目的基因的兩端可能結(jié)合形成環(huán)狀DNA；載體的兩個末端重新結(jié)合形成環(huán)狀DNA；目的基因與載體的黏性末端結(jié)合。 三．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。 ① 導(dǎo)入植物細(xì)胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌，再讓農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞） 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞： 細(xì)菌 2019-2020年高中生物《基因工程的基本操作程序》教案10 新人教版選修3 重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞 ↓ 目的基因隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制 ②導(dǎo)入動物細(xì)胞：顯微注射法（將基因表達(dá)載體提純，用顯微儀注射到受精卵中） ③導(dǎo)入微生物細(xì)胞：Ca2＋處理受體細(xì)胞成為感受態(tài)細(xì)胞，再進(jìn)行混合。 提示：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的原理是利用農(nóng)桿菌（胞內(nèi)寄生菌）對植物的感染而把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 四．目的基因的檢測和鑒定 ①檢測是否插入目的基因，利用DNA分子雜交技術(shù)，目的基因DNA一條鏈（作探針）與受體細(xì)胞中提取的DNA雜交，看是否有雜交帶。 ②檢測是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，利用DNA分子雜交技術(shù)，目的基因DNA一條鏈（作探針）與受體細(xì)胞中提取的mRNA雜交，看是否有雜交帶。 ③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)?？贵w與蛋白質(zhì)進(jìn)行抗原－抗體雜交，看是否有雜交帶。 ④還可以進(jìn)行個體水平的鑒定，根據(jù)其性狀。 提示：①DNA分子雜交技術(shù)首先提取受體細(xì)胞中的DNA，然后高溫解成單鏈，再與同位素標(biāo)記的DNA探針雜交；②抗原－抗體雜交所用到的抗體是用表達(dá)出的蛋白質(zhì)注射動物進(jìn)行免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，并提取出而來的。 [經(jīng)典例題剖析] ［例1］下列有關(guān)基因工程技術(shù)的正確敘述是（ ） A．重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體 B．所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列 C．選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因為細(xì)菌繁殖快 D．只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實現(xiàn)表達(dá) 解析：選C 基因操作的工具有限制酶、連接酶，一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列。運(yùn)載體是基因的運(yùn)輸工具，目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的性狀，才說明目的基因完成了表達(dá)，基因工程的結(jié)果是讓目的基因完成表達(dá)，生產(chǎn)出目的基因的產(chǎn)物，選擇受體細(xì)胞的重要條件就是能夠快速繁殖。 ［例2］應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷疾病的過程中必須使用基因探針才能達(dá)到探測疾病的目的。基因探針是指（ ） A．用于檢測疾病的醫(yī)療器械 B．用放射性同位素或熒光分子等標(biāo)記的DNA分子 C．合成β—球蛋白的DNA D．合成苯丙羥化酶DNA片段 解析：基因診斷是用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)記的DNA作探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測疾病的目的。 [教學(xué)反思]