2019年春高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序课堂演练(含解析)新人教版选修3

高中生物第一章基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序学案新人教版选修31、2 基因工程的基本操作程序教学内容基因工程的基本操作程序教师个案学生笔记学习目标1、基因工程原理及基本操作程序。

(重点)2、获取目的基因的途径及基因表达载体的模式结构。

3、目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法。

(重点)学习重点1、基因工程原理及基本操作程序。

2、目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法学习难点1、基因工程原理及基本操作程序。

2、目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法学习方法自主探究学习过程学习过程一、探究新知一：基因工程的第一步目的基因的获取1、目的基因：主要是指___________________的基因，也可以是_________________。

2、获取方法：(1)从基因文库中获取：①基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多______________ __，导入__________ 的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。

②基因文库的类型：a、__________________：含有一种生物所有的基因；b、____________：含有一种生物的一部分基因，如____________(2)利用PCR技术扩增目的基因：①含义：PCR是______________的缩写。

它是一项在生物体外_______________的核酸合成技术。

②原理：__________。

③前提条件：____________，是根据已知目的基因的核苷酸序列合成的。

④条件：DNA模板(上有目的基因)、引物、能量、______________和4种脱氧核苷酸。

⑤扩增过程：变性→复性→延伸→循环。

⑥结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即呈____________形式扩增。

(3) 人工合成法：①条件：基因比较小，___________已知。

②方法：通过 ____________用化学方法直接人工合成。

1.2基因工程的基本操作程序1.下列获取目的基因的方法中需要模板的是( )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③反转录法④通过DNA 合成仪利用化学方法直接人工合成DNAA.①②③④B.①②③C.②③④D.②③解析:PCR技术利用的是DNA双链复制原理。

即将DNA双链之间的氢键打开,变成单链DNA,需要以每条单链DNA作为模板。

反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板,在逆转录酶的作用下,先反转录形成互补的单链DNA,再合成双链DNA。

①④则均不需要模板。

答案:D2.下列关于基因文库的说法,错误的是( )A.可分为基因组文库和部分基因文库B.cDNA文库属于部分基因文库C.基因组文库的基因在不同物种之间均可进行基因交流D.同种生物的cDNA文库基因数量较基因组文库基因数量少解析:基因组文库只有部分基因能够在不同物种之间进行交流。

答案:C3.聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。

PCR过程一般经历下述30多次循环:90~95 ℃使模板DNA变性、解链→55~60 ℃复性(引物与DNA模板链结合)→70~75 ℃引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。

下列有关PCR过程的叙述,不正确的是( )A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现B.复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的C.延伸过程中需要热稳定DNA聚合酶催化不同核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键D.PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高解析:延伸过程需要四种脱氧核苷酸为原料,因此会在脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。

答案:C4.下列有关PCR技术的说法,不正确的是( )A.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术B.PCR技术的原理与DNA复制的原理不同C.PCR技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列D.PCR技术除需特定的温度、原料、目的基因、热稳定DNA聚合酶等条件外,还需要根据已知核苷酸序列设计相应的引物解析:PCR体外扩增与细胞内DNA复制过程原理相同,都是DNA双链复制。

专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序（预）【预习目标】基因工程原理及基本操作程序【知识点梳理】一、基因工程的基本操作程序1.目的基因主要是指 编码蛋白质的结构基因 。

2.获得目的基因的方法：⑴从基因文库中获取目的基因 ①基因文库的含义 将含有某种生物不同基因的许多DNA 片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。

③目的基因的获取依据: 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 ，以及基因的 表达产物蛋白质 。

⑵利用PCR 技术扩增目的基因①PCR 的含义： 是一项在生物体外复制特定DNA 片段的核酸合成技术 。

②前提条件：有一段已知目的基因的 核苷酸 序列，以便根据该序列合成 引物 。

③过程： 目的基因DNA 受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA 聚合酶作用下进行延伸 。

④扩增方式：指数扩增，数量约为 2n （n 代表 扩增循环的次数 ）⑶人工合成法： 若基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过DNA 合成仪用化学方法直接人工合成 。

二、基因表达载体的构建1.表达载体的组成： 启动子、目的基因、终止子、标记基因2.表达载体的功能:⑴ 使目的基因在受体细胞存在，并且可以遗传给下一代。

⑵ 使目的基因能够表达和发挥作用。

三、目的基因导入受体细胞 将目的基因导入受体细胞 是实施基因工程的第三步。

目的基因 进入受体细胞，并且在受体细胞内 维持稳定 和 表达 的过程，称为转化。

基因组文库 ：含有一种生物的所有的基因 部分基因文库 ：含有一种生物的 一部分基因 ，如cDNA 文库。

②种类1.将目的基因导入植物细胞⑴方法：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法。

⑵农杆菌转化法机理：农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，对多数单子叶植物没有感染力。

当植物体受损伤时，伤口处的细胞会分泌大量酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞。

高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序导学案新人教版选修3情境导入知识目标：简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程简述基因工程的原理和基本步骤能力目标：学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案情感态度价值观：教学重点：基因工程基本操作程序的四个步骤教学难点：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★学情分析学生经过上一节的学习已经掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等知识，具备学习基因工程的基本操作程序一节的基础；而且经过一年必修教材的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。

但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。

因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题和运用概念图等生物学语言归纳结论等方面的能力。

★教材分析：《基因工程的基本操作程序》是人教版选修3专题1基因工程中第2节内容，本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工程的应用》。

对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中采用形象化得呈现方式简述了基因工程基本操作程序的四个步骤。

例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把cDNA文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和掌握。

此外，在教材处理中还呈现主干，割舍枝杈，将非主干内容以《生物技术资料卡》、《拓展视野》等方式呈现，做到有主有次。

★教学建议：采用从“整体-部分-整体”的教学思路，首先引用基因工程案例使学生从整体上了解基因工程的四个步骤，其次采用分步探究的形式帮助学生理解各个步骤的原理、方法和过程，最后教师引导学生用概念图将所学的知识从整体上再次整合。

★导入设计导入一：抑制疾病传播的转基因蚊子巴西等拉美国家深受致倦库蚊的危害。

致倦库蚊可携带多种病毒和寄生虫，能够传播脑炎、丝虫病等传染病。

基因工程的基本操作程序一、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。

二、目的基因的获取 1．从基因文库中获取(1)基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多DNA 片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。

(2)基因文库的种类：①基因组文库：包含一种生物的所有基因。

②部分基因文库：包含一种生物的一部分基因。

2．利用PCR 技术扩增 (1)原理：DNA 双链复制。

(2)过程：3．人工合成(1)条件：基因比较小，核苷酸序列又已知。

(2)方法：通过DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。

三、基因表达载体的构建 1．构建基因表达载体的目的1.基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。

2．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。

3．将目的基因导入动物细胞常用显微注射技术，导入微生物细胞常用感受态细胞法(Ca2＋处理法)。

4．检测目的基因是否导入受体细胞常用DNA 分子杂交技术；检测是否转录，常用分子杂交技术；检测是否翻译，常用抗原一抗体杂交技术。

(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。

(2)使目的基因能够表达和发挥作用。

2．基因表达载体的组成[填图]四、将目的基因导入受体细胞1．导入植物细胞(1)农杆菌转化法：①原理：农杆菌Ti质粒上的T­DNA可整合到受体细胞的染色体DNA上。

②适用范围：主要适用于双子叶植物和裸子植物。

(2)基因枪法：常用于单子叶植物。

(3)花粉管通道法：目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。

2．导入动物细胞(1)常用方法：显微注射技术。

(2)受体细胞：受精卵。

3．导入微生物细胞(1)方法：感受态细胞法，即用Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)。

专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序（讲）一、基因工程的操作过程【知识点讲解】第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。

2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。

人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。

3.PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

（2）目的：获取大量的目的基因（3）原理：DNA双链复制（4）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链；第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。

（5）特点：指数(2n)形式扩增第二步：基因表达载体的构建(核心)1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。

2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。

（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。

（3）标记基因的作用：是为了鉴定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。

常用的标记基因是抗生素基因。

第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。

将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。

方法的受体细胞多是受精卵。

将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。

专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序（讲）一、基因工程的操作过程【知识点讲解】第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。

2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。

人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。

3.PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

（2）目的：获取大量的目的基因（3）原理：DNA双链复制（4）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链；第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。

（5）特点：指数(2n)形式扩增第二步：基因表达载体的构建(核心)1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。

2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。

（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。

（3）标记基因的作用：是为了鉴定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。

常用的标记基因是抗生素基因。

第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。

将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。

方法的受体细胞多是受精卵。

将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。

高中生物 1.2 基因工程的基本操作程序（一）学案新人教版选修31、2 基因工程的基本操作程序（一）学案新人教版选修3学习指导即时感悟一、学习目标1、说出基因工程的四步基本操作程序2、叙述反转录法获取目的基因的过程3、说出基因文库的概念及两种类型4、说明PCR技术的原理、条件及过程5、了解基因表达载体的构建。

二、学习重点及难点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【自主预习】1、用流程图表示基因工程基本操作程序的四个步骤：2、目的基因的获取（1）来源：目的基因可以从____________________________，也可以用_________________。

（2）概念：目的基因主要是指____________________，也可以是一些____________________________。

（3）方法：获取目的基因的方法有以下几种：________________________、_____________________________、。

3、基因表达载体的构建基因工程的核心是___________________。

一个基因表达载体的组成除了________外，还必须有______、______以及________等。

疑惑点疑惑内容三、同学们，通过自主预习，还有哪些疑惑呢？【自主合作探究】探究一从基因文库中获取目的基因1、为什么要建立基因文库？怎么建立的？2、如何从基因文库中获取目的基因？例1、构建基因组DNA文库时，首先应分离细胞的( )A、染色体DNAB、线粒体DNAC、总mRNAD、tRNA 例2、目的基因可从基因文库中获得，下列有关基因文库的描述正确的是( )A、某生物的全套基因就是一个基因文库B、将含有某种生物不同的许多DNA片段，导入某个生物体内，则这个生物就是一个基因文库C、含有一种生物所有基因的基因文库叫做基因组文库D、含有一种生物的一部分基因的基因文库叫cDNA文库探究二利用PCR技术扩增目的基因1、PCR技术的原理是什么？2、PCR技术扩增的过程是？例3、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是( )A、化学合成法B、基因组文库法C、cDNA文库法D、聚合酶链反应例4、下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( )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③反转录法④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成A、①②③④B、①②③C、②③④D、②③探究三基因表达载体的构建1、作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？2、基因表达载体的构成包括哪些元件？他们的作用是什么？（绘制基因表达载体的模式图）例5、（多选）一个基因表达载体的构建应包括（）A、目的基因B、启动子C、终止子D、标记基因例6、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是（）A、启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位，是起始密码B、启动子和终止子都是特殊结构的DNA短片段，对mRNA的转录起调控作用C、标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因从而便于筛选D、基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同而有所差别反思总结[当堂达标]1、基因工程的操作步骤：①制备重组DNA分子②转化受体细胞③筛选出获得目的基因的受体细胞，培养受体细胞并诱导目的基因的表达④获取目的基因正确的操作顺序是（）A、③②④①B、②④①③C、④①②③D、③④①②2、下列关于基因工程的叙述，正确的是：（）A、基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B、细菌质粒是基因工程常用的运载体C、通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNAD、为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体3、图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR 为四环素抗性基因，P为启动因子，T为终止子，ori为复制原点。