第一篇：高中生物 专题一《基因工程的基本操作程序》教学设计 新人教版选修31
《基因工程的基本操作程序》
教学目标
1.简述基因工程原理及基本操作程序。2.尝试设计某一转基因生物的研制过程。3.培养学生探索科学的严谨态度 教学重难点 【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。教学工具 多媒体 教学过程 复习提问：
1.DNA重组技术的基本工具有那些，各自的作用和特点是什么？ 2.我们所学过的育种方法有那些？其中基因工程育种有那些优点？
导入：通过基因工程的概念我们可知,我们能够应用DNA重组技术和转基因技术赋予生物以新的遗传特征，但是无论是DNA重组技术还是转基因技术都需要找到对我们有利的目的基因，我们该如何去寻找目的基因哪，目的基因又将如何连接到载体上哪，以及如何将载体导入受体？这些都是我们所要共同探究的问题!现在让我们共同学习一下1.2基因工程的基本操作。
思考1.我们在前面提到的苏云芽孢杆菌中的抗虫基因、胰岛素基因、干扰素基因等都可以作目 的基因。可是要在浩瀚的“基因海洋”中，找到特定的目的基因可以用什么样的方法和途径呢？
2、基因工程的基本操作程序主要包括：、、新课教学：
基因工程的基本操作步骤主要包括：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。一．目的基因的获取
1．目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因。2．目的基因的获取方法：
（1）从基因文库中获取
基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。
构建基因文库的目的：为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。基因组文库：含有一种生物的所有基因。
部分基因文库（如cDNA文库）：含部分基因，可由mRNA反转录而来。（2）利用PCR技术扩增目的基因
PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。原理：DNA双链复制
原料：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；离子 方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。特点：指数形式扩增 二．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；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。
目的基因：
2．基因表达 启动子：位于基因首端，RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动转录基因
载体的组成 终止子：位于基因尾端，使转录在所需要的地方停下来
标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因
3．方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接。目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）4．条件：同种限制酶、DNA连接酶、ATP（目的基因、启动子、终止子、标记基因）三．将目的基因导入受体细胞
转化：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。
① 导入植物细胞：农杆菌转化法（表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞）将目的基因导入受体细胞
②导入动物细胞：显微注射法（将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中）③导入微生物细胞：Ca2＋处理受体细胞成为感受态细胞，再进行混合。
提示：农杆菌转化法的原理是利用农杆菌（胞内寄生菌）对植物的感染而把目的基因导入受体细胞。
四．目的基因的检测和鉴定
①检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条 链（作探针）与受体细胞中提取的DNA杂交，看是否有杂交带。
②检测是否转录出了mRNA，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有杂交带。
③检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原－抗体杂交，看是否有杂交带。④还可以进行个体水平的鉴定，根据其性状。
提示：①DNA分子杂交技术首先提取受体细胞中的DNA，然后高温解成单链，再与同位素标记的DNA探针杂交；②抗原－抗体杂交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出而来的。将目的基因导入受体细胞 课后小结
本节学习的基因工程的基本操作程序和方法是对转基因植物、动物、微生物的概括。如果在本课将要结束时，做个练习，带领学生结合设计某一转基因生物的具体过程，可将基因工程操作程序有机地串起来，从而加深对这一程序的认识。例如，烟草是人类健康的“杀手”。如果让它生产出人类需要的药物蛋白，应如何操作？通过这一实例引导学生结合目的基因从何而来，表达载体如何构建，如何导入烟草，如何检测药物蛋白产生与否等问题加以设计。可加深学生对基因工程原理的理解。不同学生会有不同的方法，让学生通过相互比较，相互借鉴，达到相互学习的目的。学生在课下还可查阅《科学》杂志等参考读物，了解科学家成功的做法。课后习题 1．基因工程的正确操作步骤是()①使目的基因与载体相结合 ②将目的基因导入受体细胞
③验证目的基因的表达是否符合特定性状要求 ④提取目的基因
A．③②④①
B．②④①③ C．④①②③ D．③④①②
解析：选C。在基因工程操作中，首先要提取目的基因，然后使目的基因与载体结合，再将目的基因导入受体细胞，最后是目的基因的检测与表达。2．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人工合成DNA A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③
解析：选D。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，作为聚合反应的模板。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。3．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：95℃下使模板DNA变性、解链→55 ℃下复性(引物与DNA模板链结合)→72℃下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是()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 C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸 D．PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高
解析：选C。本题考查PCR扩增过程。解题的关键是要全面理解PCR扩增过程。DNA分子被破坏是指DNA分子被解旋成两条长链，破坏的部位是连接两条长链之间的氢键，方法有多种，用解旋酶、高温等都可使DNA解旋。B项中引物有两种，分别与模板DNA链3′端的互补序列互补配对。C项中的原料不正确，合成DNA的原料是四种脱氧核苷酸。PCR技术中DNA合成过程中的温度在70～75℃。板书 1.2 基因工程的基本操作程序
一、目的基因的获取
二、基因表达载体的构建（基因工程的核心）
三、将目的基因导入受体细胞
四、目的基因的检测和鉴定
第二篇：高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序检测选修3教案
专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序
1．基因工程常用的受体细胞有()①大肠杆菌 ②枯草杆菌 ③支原体 ④动植物细胞 A．①②③④
C．②③④
B．①②③ D．①②④
解析：支原体太小了，细胞中唯一可见的细胞器是核糖体，而基因工程要求基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达；因为支原体结构的限制，其所具有的功能不能满足基因工程对细胞的要求，故支原体不能作为受体细胞。
答案：D 2．检测转基因生物是否转录出mRNA，应通过何种分子杂交方法实现()A．DNA—DNA杂交 B．DNA—RNA杂交 C．RNA—蛋白质杂交 D．蛋白质—蛋白质杂交
解析：A、B、D三项分别是在复制、转录和翻译水平上检测基因工程是否成功，C项所述分子杂交方法是不存在的。
答案：B 3．应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到探测疾病的目的。基因探针是指()A．用于检测疾病的医疗器械
B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子 C．合成β球蛋白的DNA D．合成苯丙羟化酶的DNA片段
解析：基因探针是具有特定序列的单链DNA，作用是能检测是否含有目的基因，运用了DNA分子杂交技术；基因探针＝目的基因＋放射性同位素标记。
答案：B 4．检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因的常用方法是()A．DNA分子杂交技术 C．放射性同位素标记技术
B．荧光分子标记技术
D．显微注射技术
解析：检测目的基因常采用DNA分子杂交技术，即在含有目的基因的DNA片段上用放射 性同位素等进行标记，以此作为探针，并使探针与基因组DNA杂交，若显示出杂交带，则表明目的基因已插入染色体DNA中。
答案：A 5．(2016·海南卷)基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：
(1)在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即________和从________中分离。(2)利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是_______________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。
(3)在基因表达载体中，启动子是________聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是________。
(4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有________和________颗粒。
解析：本题主要考查目的基因的获取方法、基因表达载体的构建方法、目的基因导入植物细胞的方法。
(1)在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，既可在核苷酸序列已知的情况下人工合成，也可用限制酶对生物材料的DNA切割，再选取。
(2)cDNA文库是由mRNA反转录获得的，其中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因。
(3)在基因表达载体中，启动子是RNA聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是大肠杆菌。
(4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有金粉和钨粉颗粒。
答案：(1)人工合成 生物材料
(2)cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因
(3)RNA 大肠杆菌(或细菌)(4)金粉 钨粉
A级 基础巩固
1．下列不属于获取目的基因的方法是()A．利用DNA连接酶复制目的基因 B．反转录法 C．从基因文库中获取目的基因 D．利用PCR技术扩增目的基因
解析：对目的基因(DNA片段)进行复制需利用DNA聚合酶而不是DNA连接酶。答案：A 2．下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是()A．需要限制酶和DNA连接酶 B．必须在细胞内进行
C．抗生素抗性基因可作为标记基因 D．启动子位于目的基因的首端
解析：基因表达载体的构建是指目的基因与载体结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶将互补的末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基因。
答案：B 3．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中由三种氨基酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。在转基因技术中，这种蛋白质的作用是()A．促使目的基因导入受体细胞中 B．促使目的基因在受体细胞中复制 C．促使目的基因容易被检测出来 D．检测目的基因是否成功表达
解析：标记基因表达的荧光蛋白使目的基因容易被检测出来。答案：C 4．基因工程的正确操作步骤是()①目的基因与运载体相结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达
④提取目的基因
A．③④②①
C．④①②③
B．②④①③ D．③④①②
解析：基因工程的基本操作步骤主要包括四步：(1)目的基因的获取，即④提取目的基因。
(2)基因表达载体的构建，即①使目的基因与运载体结合。(3)将目的基因导入受体细胞，即②。
(4)目的基因的检测与表达，即③检测目的基因的表达。答案：C 5．某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内，来表达产 生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因要插入到基因B中，而大肠杆菌不带有任何抗性基因。下列叙述正确的是()A．导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒 B．RNA聚合酶是构建该重组质粒必需的工具酶
C．可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D．在含氨苄青霉素培养基中不能生长，但在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌
解析：导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒，也可能为普通质粒，A项错误；构建基因表达载体过程中需要限制酶和DNA连接酶，不需要RNA聚合酶，B项错误；由于目的基因要插入到基因B中，即抗氨苄青霉素基因破坏，即工程菌不能抗氨苄青霉素，因此不能用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒，C项错误；据分析可知，在含氨苄青霉素培养基中不能生长，但在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌，D项正确。
答案：D
B级 能力训练
6．科学家通过基因工程，成功培育出能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉，其过程大致如图。
(1)基因工程的核心是__________________________________。
(2)上述过程中，将目的基因导入棉花细胞内使用了________法，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植株细胞，通过DNA重组将目的基因插入植株细胞的________上。
(3)目的基因在棉株体内能否成功转录，分子水平上可采用________方法检测。(4)如果把该基因导入叶绿体DNA中，将来产生的卵细胞中________(填“一定”或“不一定”)含有抗虫基因。
解析：(1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。
(2)将目的基因导入棉花细胞内使用了农杆菌转化法，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA中，然后用该农杆菌感染植株细胞，通过DNA重组将目的基因插入植株细胞的染色体上。(3)目的基因在棉株体内能否成功转录，从分子水平上检测可采用分子杂交法。(4)由于在产生配子的过程中，细胞质基因是随机分配的，因此产生的配子中不一定含有抗虫基因。
答案：(1)基因表达载体的构建(2)农杆菌转化 TDNA 染色体(3)分子杂交(4)不一定
7．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，错误的是()A．采用反转录的方法得到的目的基因有内含子
B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D．用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子
解析：真核基因结构中，内含子部分不能编码蛋白质。在转录形成成熟的mRNA的过程中，内含子转录部分被剪切，因此采用反转录法得到的目的基因不含内含子，故A项错误；非编码区虽然不能编码蛋白质，但对于遗传信息表达是不可缺少的，在它上面由调控遗传信息表达的核苷酸序列，比如RNA聚合酶结合位点，对目的基因的表达必须先有RNA聚合酶与之结合，才可转录形成信使RNA，故B项正确；受体细胞可以是受精卵，也可以是体细胞，如叶肉细胞，故C项正确；用同一种限制酶处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同黏性末端，再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子，故D项正确。
答案：A 8．用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的胰岛素，下列叙述错误的是()A．用相同的限制酶处理目的基因和质粒
B．DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D．导入大肠杆菌的目的基因不一定成功表达
解析：基因工程中，用相同的限制酶处理目的基因和质粒使它们露出相同的黏性末端，A正确；DNA连接酶和限制酶是构建重组质粒必需的工具酶，B错误；质粒上的抗生素抗性基因是标记基因，所以可以用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒，C正确；导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达，D正确。
答案：B 9．如图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列说法不正确的是()5
A．X是能合成胰岛素的细菌细胞
B．质粒通常有多个标记基因和多个限制酶切点 C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶 D．该细菌的性状被定向改造
解析：X是含有胰岛素基因的细菌细胞分裂形成的，含有胰岛素基因，因此能合成胰岛素，A项正确；质粒通常有多个标记基因和多个限制酶切点，这样便于目的基因的插入和筛选含有重组DNA的细胞，B项正确；基因与运载体的重组除了需要DNA连接酶，还需要限制酶，C项错误；基因工程能定向改造生物的性状，该细菌是采用基因工程技术培育形成的，因此其性状已被定向改造，D项正确。
答案：C 10．在基因工程操作技术中，为保证目的基因更好地导入受体细胞，有时需要用Ca处理。下列有关叙述，正确的是()A．显微注射法中要用Ca处理动物受精卵 B．花粉管通道法中要用Ca处理植物体细胞 C．农杆菌转化法中要用Ca处理植物细胞 D．农杆菌转化法中要用Ca处理农杆菌细胞
解析：用Ca处理原核细胞，会增大细胞壁的通透性，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，即感受态。在农杆菌转化法中，需要把构建好的重组载体(重组Ti质粒)先导入原核细胞——农杆菌细胞中，此时需要用Ca处理，然后再把含重组Ti质粒的农杆菌导入植物细胞。
答案：D 11．如图为基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。相关叙述中正确的是()
2＋2＋
2＋2＋2＋2＋
2＋
A．这三种方法都是在体内进行的 B．①②③碱基对的数量和排列顺序相同 C．方法a和c均用到DNA聚合酶 D．方法c需要模板
解析：题中三种方法都是在体外进行的，且都用到酶(方法a需要反转录酶和DNA聚合酶，方法b需要限制酶，方法c需要DNA聚合酶)，A错误、C正确。方法a得到的目的基因不含有内含子，方法c得到的目的基因的碱基序列可能有多种，因此①②③碱基对的数量和 6 排列顺序不相同，B错误。方法c不需要模板，D错误。
答案：C 12．(2015·重庆卷)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是()A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得 B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用
解析：本题考查基因工程相关知识。A项，胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，人肝细胞无胰岛素mRNA，故错误。B项，复制原点是基因表达载体复制的起点，而胰岛素基因表达的起点位于启动子，故错误。C项，在细胞培养液中加入抗生素，只有含胰岛素基因的受体细胞才能存活，即借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来，故正确。D项，启动子在胰岛素基因的转录中起作用，终止密码子在翻译中起作用，故错误。
答案：C 13．已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此，可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。回答下列问题：
(1)为了获得丙种蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出丙种蛋白质的________序列，据此可利用________________方法合成目的基因。获得丙种蛋白质的基因还可用________和________方法。
(2)在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中，常需要使用________酶和________酶。
(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗________的危害。
(4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，则该植株的种子________(填“含有”或“不含”)丙种蛋白质基因。
解析：(1)为了获得丙中蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出控制丙中蛋白质的基因的核苷酸序列，据此可利用化学方法合成目的基因。获得丙中蛋白质的基因还可用基因文库、PCR方法。(2)在利用上述丙中蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中，常需使用限制酶和DNA连接酶。(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗乙种昆虫的危害。(4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，则该植株的种子不含丙种蛋白质基因，因为基因不能跨细胞转移。
答案：(1)基因的核苷酸 化学 基因文库 PCR(2)限制 DNA连接(3)乙种昆虫(4)不含
14．转基因生物可用于生产人类所需要的药用蛋白，如激素、抗体、疫苗、酶等。下图甲是通过生物工程培育能产生人胰岛素的烟草的过程。请据图回答下列问题：
图甲
(1)基因工程的核心步骤是________(填字母)。此过程所需的工具酶是________。(2)下图乙是载体和反转录得到的胰岛素基因的片段，已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。GeneⅠ和GeneⅡ为质粒上的标记基因，根据图示分析，应用限制酶________切割质粒，用限制酶________切割目的基因。构建的重组质粒中，除含有外源基因、标记基因外，还必须含有________和________。
图乙
(3)B过程中，常用________处理使细菌成为感受态细胞，从而利于重组质粒的导入。(4)如果从分子水平检测人胰岛素基因是否表达成功，可以采用____________方法。解析：(1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，即A过程，该过程首先需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，还需用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA分子。
(2)用限制酶Ⅱ切割质粒时会将两个标记基因都破坏，因此只能选用限制酶Ⅰ切割质粒，而切割含有目的基因的外源DNA分子时，只需用限制酶Ⅱ即可，构建的重组质粒中，除含有外源基因、标记基因外，还必须含有启动子和终止子。
(3)将目的基因导入微生物细胞时，常用感受态细胞法，即常用Ca处理使细菌成为感受态细胞，从而利于重组质粒的导入。
(4)从分子水平上检测目的基因是否表达成功，可以采用抗原—抗体杂交方法。答案：(1)A 限制酶和DNA连接酶
2＋(2)Ⅰ Ⅱ 启动子 终止子(3)Ca
(4)抗原—抗体杂交
2＋ 9
第三篇：人教版《基因工程的基本操作程序》教学设计
“基因工程的基本操作程序”一节的教学设计 1 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。【1】 2 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。3 教学目标 3.1 知识目标
⑴简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程 ⑵简述基因工程的原理和基本步骤 3.2 能力目标
⑴学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法
⑵尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案 3.3 情感态度与价值观 ⑴关注基因工程的发展
⑵认同基因工程的应用促进生产力的提高 4 教学重点与难点
4.1 教学重点 基因工程基本操作程序的四个步骤 4.2 教学难点
⑴从基因文库中获取目的基因 ⑵利用PCR技术扩增目的基因 5 教学整体思路
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。【2】 6 教学过程
教学环节
教师行为
学生活动
导入新课
1）出示我国有知识产权的转基因抗虫棉的培育图解 2）质疑：转基因抗虫棉培育的四个关键步骤
3）根据学生回答补充还需检测抗虫基因是否已经进入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲
看图并回答：首先要获得目的基因，其次将目的基因连接到Ti质粒上，再次将重组的Ti质粒导入受体细胞，最后要重建转基因植物
目的基因的获取
教学环节
目的基因的获取
1）提问转基因抗虫棉培育需要哪些工具 2）讲授目的基因的概念
3）指导学生看书并质疑：获取目的基因总的来说有哪两种方式
4）根据学生回答强调如果已知抗虫基因核苷酸序列且序列较短小，可通过DNA合成仪直接进行人工合成
5）质疑：如果对抗虫基因的碱基序列完全不知，怎样才能得到苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因
6）针对学生回答引出基因文库概念
7）指导学生看图并归纳构建基因文库时的操作条件、应用工具和过程
8）对学生回答给与肯定并强调构建基因组文库时应注意两点：1 每个受体菌DNA分子都包含一段不同的外源DNA片段；2 本方法适用于获取原核细胞的基因 9）指导学生看书，说出部分基因文库（cDNA）概念
10）教师补充如想知道一种生物在个体发育不同阶段表达基因不同，应构建cDNA文库
11）指导学生看书，质疑：如何构建部分基因文库
12）引出如果已知抗虫基因的一部分，则可通过PCR技术扩增目的基因 教师行为
13）指导学生看书质疑：PCR技术扩增目的基因需要的条件 14）观看PCR过程插图，质疑：PCR扩增的过程
15）列表比较利用PCR技术扩增目的基因与细胞内DNA复制的异同 回忆旧知识并回答
看书并回答：从自然界已有的物种中分离和人工合成思考并回答：先获取苏云金芽孢杆菌的全部基因，再从中提取抗虫基因
思考并回答：操作条件：对目的基因序列未知 应用工具：限制性内切酶、DNA连接酶、载体
过程：从基因组中提取DNA→酶切、纯化→与载体连接→侵染大肠杆菌→建立基因组文库
看书并回答：只包含一种生物部分基因的文库
看书并回答：提取某种生物发育某个时期的mRNA→反转录成互补DNA→与载体连接→侵染大肠杆菌→建立部分基因文库
学生活动
看书并回答：模板、原料、引物、TaqDNA聚合酶
讨论并回答：变性：90℃—95℃高温下双链DNA解链成单链；退火：55℃—60℃引物结合到互补DNA链；延伸：72℃Taq酶从引物起始进行互补链的合成；第2轮循环
学生独立完成，教师给予指导
基因表达载体的构建
1）引出基因表达载体的构建是基因工程的核心及构建基因表达载体的意义
2）质疑：将生物的所有DNA直接导入受体细胞是否可行，如果这样做，结果怎样 3）提问：回忆载体需要具备的条件
4）根据学生回答引出基因表达载体也应具备复制原点、标记基因等条件，进一步明确基因表达载体最终要表达出人类所需的蛋白质产物
5）质疑：从cDNA文库中获取的目的基因没有启动子，如果要实现将编码序列导入受体生物中并成功表达，基因表达载体还需哪些元件
6）提问：总结基因表达载体构成，并说明各个元件的作用
思考并回答：1 该方法针对性差，完全靠运气 不方便检测，无法确定目的基因是否导入受体细胞
讨论并回答：启动子和终止子，它们分别位于目的基因的两侧
思考并回答：复制原点：控制复制起始的位点； 抗性基因：检测目的基因是否导入受体细胞； 多个限制酶切点：目的基因插入；
启动子：位于基因首端；是RNA聚合酶识别和结合位点，驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质；
终止子：转录在所需地方停下来
将目的基因导入受体细胞
教学环节
将目的基因导入受体细胞
1）引出转化的概念，并强调转化的最终目的是目的基因在受体细胞维持稳定和表达 2）讲授：将目的基因导入植物细胞有三种方法，其中最常用的是农杆菌转化法 3）引导学生看书，质疑：农杆菌有何特点 教师行为
4）引导学生看插图，概述农杆菌转化法的过程
5）质疑：将目的基因导入动物细胞中的常用方法及常用的受体细胞
6）质疑：培育转基因动物时，受体细胞能否采用动物体细胞，为何采用受精卵
7）引出原核生物的特点，早期基因工程都用原核生物作受体细胞，质疑：目的基因导入微生物细胞采用的方法
8）讲授：怎样筛选含外源基因的受体细胞，主要是应用标记基因的插入失活特性，向学生展示图，并配以习题
看书并回答：1 农杆菌生活在土壤中，自然条件下能感染双子叶植物和裸子植物 农杆菌中Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上 学生活动
讨论并回答：将目的基因导入Ti质粒→转入农杆菌→含重组Ti质粒的农杆菌→导入植物细胞→植物组织培养→转基因植物
看书并回答：显微注射法，受体细胞是受精卵
思考并回答：动物体细胞没有全能性，受精卵全能性高，并且营养物质丰富
看书并回答：用Ca2+处理制备感受态细胞
听讲并根据习题理解
目的基因的检测与鉴定
1）质疑：用什么方法可以知道抗虫棉赋予了植物抗虫特性
2）质疑：检测与鉴定有何不同，基因工程成功的标志（提示学生应用真核生物中心法则思考）
3）引出检测分为DNA、mRNA和蛋白质水平。强调检测转基因生物染色体的DNA上是否插入目的基因是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。
4）指导学生看书，质疑：DNA水平上的检测应用什么方法，探针是什么，如何标记，检测如何操作
5）根据学生回答，补充探针还可以用地高辛和生物素标记。质疑：DNA分子杂交原理 6）检测目的基因是否转录mRNA应用方法，依据原理
7）质疑：用什么方法检测目的基因是否翻译出蛋白质，原理是什么
8）讲授：除上述分子水平上的检测外，还可以应用个体生物学水平的鉴定，如给棉铃虫喂食抗虫棉，看虫子生活状况等
思考并回答：给棉铃虫喂食抗虫棉，看虫子生活状况；检测抗虫棉染色体DNA上是否插入目的基因
看书并回答：检测是分子水平上的，而鉴定是个体水平上的。成功标志是表达出人类所需蛋白质
思考并回答：方法：DNA分子杂交；
探针：含有目的基因的单链DNA，用放射性同位素标记；
步骤：转基因生物→提取基因组DNA和探针杂交→有杂交带→证明目的基因已插入染色体DNA中
思考并回答：碱基互补配对原则
思考并回答：转基因生物mRNA与DNA探针杂交；原理：碱基互补配对原则
思考并回答：转基因生物→提取蛋白质（用其作抗原）与抗体反应→有杂交带→目的基因已形成蛋白质产品；
原理：抗原—抗体特异性结合整体水平上归纳总结
教师引导下，学生讨论总结出基因工程的基本操作程序概念图，在整体上把握知识脉络
见图3 教学反思
1）巧妙布置预习作业，化“复杂”为“简约”。由于基因工程内容上的“高”与“新”，处理不好，会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，致使教学流于形式。所以在课前以学生较为熟悉的转基因抗虫棉的培育过程案例为预习作业，使学生首先从整体上了解基因工程的四个步骤，起到了突破难点及培养自学能力的目的。2）巧妙运用插图及多媒体技术，化“抽象”为“形象”。对于基因工程，学生接触得少，只运用文字来教学会感到很抽象。如在讲授如何构建基因文库时，教师会提供一幅非常形象的插图，结合图文提出相应问题，诱导学生思考，从而把学习的注意力从简单的死记硬背引导到分析、批判、创新等有利于学生终身发展的能力上来。【1】
第四篇：高二生物选修三1.2基因工程的基本操作程序知识点
基因工程的工具
一．基因工程
1.基因工程的别名：基因拼接技术或DNA重组技术
2.操作对象：基因
3.操作水平:DNA分子水平
4.原理：基因重组
5.不同生物DNA能拼接的原因：DNA规则的双螺旋结构
6.一种生物的基因可以在另一种生物体内表达的原因：生物共用一套遗传密码子
二．DNA重组的基本工具
三种工具
限制酶
两种工具酶
DNA连接酶
载体
1.限制酶（限制性核酸内切酶）
（1）来源：主要来自原核细胞
（2）作用：识别和切割特定DNA序列
（不能识别切割RNA和单链DNA）
（3）限制酶作用与磷酸二脂键，不作用氢键。
（4）限制酶是一类酶而不是一种酶，不同限制酶识别不同的DNA序列，限制酶具有特异性。
（4）末端：
平末端
粘性末端
（5）单酶切缺点：使目的基因和载体自身环化
使目的基因反向插入载体中
（6）双酶切的优点：防止目的基因和载体自身环化
使目的基因和载体正确连接
（7）用同种酶处理载体和目的基因的原因：
切割后获得的（粘性）末端相同。
2.DNA连接酶
（1）DNA连接酶连接的是磷酸二脂键，但不连接氢键。
（2）不具有特异性
（3）分类
E．coli
DNA连接酶（存在于大肠杆菌中）：
只连接粘性末端
T4DNA连接酶（存在T4噬菌体中）：
连接粘性末端和平末端，但连接平末端的效率低
3.载体
（1）载体的作用：
作为运输工具将目的基因导入受体细胞
携带目的基因在受体细胞内大量复制
（3）具备条件
1)能在受体细胞中复制并稳定存在2)有一个或多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入
3)具有标记基因，供重组DNA的选择与鉴定
基因工程的基本操作程序
基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：
目的基因的获取
基因表达载体的构建（关键步骤）
将目的基因导入受体细胞
目的基因的检测与鉴定
一.目的基因的获取
1.获取目的基因常用的方法
（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）人工合成2.从基因文库中获取目的基因
基因组文库
（1）基因文库
部分基因文库（如：cDNA文库）
（2）基因组文库与cDNA文库的比较
基因组文库中有启动子，终止子，内含子
cDNA文库中没有启动子，终止子，内含子
3.利用PCR技术扩增目的基因
（1）原理：DNA双链复制
（2）条件：
要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。
（3）原料：模板DNA，Taq酶，引物，三磷酸脱氧核苷酸（dNTP）
（4）过程：
变性：加热至90～95℃，DNA解链；
退火：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；
延伸：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
（5）注意
引物需要满足条件：
引物1和引物2结构上不能互补，单个引物不能自身互补
引物GC含量高，则退火温度高
三磷酸脱氧核苷酸转变为脱氧核苷酸过程中，脱去磷酸基团释放高能磷酸键中能量。
二．基因表达载体的构建
（基因表达载体的构建是基因工程的核心）
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
目的基因：插入启动子和终止子之间
启动子
位置：基因的首端
功能：是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA
终止子
位置:基因的尾端
功能：终止转录
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
复制原点：起始复制
三．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.受体细胞的选择
动物：受精卵
受精卵具有全能性，能发育成完整的个体
植物：体细胞
植物的体细胞具有全能性，能发育成完整的个体
微生物：
原核（大肠杆菌）：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少
真核（酵母菌）：真核细胞具有内质网高尔基体，能对蛋白质进行加工修饰
3.常用的转化方法：
（1）将目的基因导入植物细胞：
农杆菌转化法（用于双子叶植物，裸子植物）植物细胞最常用的方法
基因枪法（常用于单子叶植物）
花粉管通道法
（2）
将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术
（3）
将目的基因导入微生物细胞：Ca离子处理
用Ca离子处理细胞的目的：
使大肠杆菌成为感受态细胞，更容易吸收重组DNA分子
4．注意
（1）受体细胞是植物细胞，需要经过植物组织培养技术
（2）受体细胞是动物细胞，需要经过早期胚胎培养和胚胎移植
显微注射技术
早期胚胎培养
目的基因
受精卵
早期胚胎
胚胎移植
雌性动物的子宫
发育成具有新性状的动物
5.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
6.农杆菌转化法
四．目的基因的检测与鉴定
（1）分子水平鉴定
1.检测
转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
方法是采用
DNA分子杂交技术。
2.检测
目的基因是否转录出了mRNA
方法是采用核酸分子杂交技术
3.检测
目的基因是否翻译成蛋白质
方法是采用抗原－抗体杂交技术
DNA分子杂交技术，核酸分子杂交技术原理为碱基互补配对原则，探针为放射性同位素标记的目的基因。判断依据：是否出现杂交带。
抗原抗体杂交技术原理为抗原抗体特异性结合，例如检测受体细胞是否表达出胰岛素，用胰岛素抗体检测
（2）个体生物学水平的鉴定
转基因生物
检测方法
观察指标
抗虫植物
接种害虫
害虫是否死亡
抗病植物
接种病毒（菌）
是否出现病斑
抗盐植物
盐水浇灌
是否正常生长
抗除草剂植物
喷洒除草剂
是否正常生长
获取目的基因产物的转基因生物
提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较
细胞产物功能活性是否正常
一植物基因工程
1.抗病转基因植物所采用的目的基因：
病毒外壳蛋白基因，病毒的复制酶基因，2.抗真菌转基因植物所采用的目的基因：
几丁质酶基因，抗毒素合成基因
二．动物基因工程
1.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，获得的转基因牛能表达出肠乳糖酶，肠乳糖酶能将乳糖分解成半乳糖，从而降低牛奶中的乳糖含量。
2．乳腺生物反应器
显微注射
早期胚胎培养
药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子
受精卵
早期胚胎
胚胎移植
泌乳期
子宫
转基因动物
分泌乳汁
提取药物
（2）药用蛋白基因前插入乳腺蛋白基因的启动子，目的是使药用蛋白基因只在乳腺组织细胞中表达
（3）膀胱生物反应器的优点
不受性别限制
不受个体发育时期的限制
3.器官移植
器官移植的两大难题：器官短缺和免疫排斥
从供体角度降低免疫排斥：
1）向器官供体基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达
2）设法除去抗原决定基因
4.基因治疗
基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的细胞中，使正常基因的表达产物发挥作用，原来的缺陷基因仍然存在。
第五篇：高中生物选修3 DNA重组技术的基本工具 教学案
小榄中学高二生物选修3教学案
编制：孙雪梅
审核：常淑侠
使用：2014年2月 日
学号：
姓名：
选修3 第1章 基因工程
第2节 基因工程的基本操作程序
（二）【旧知检测】
1.正确表示基因操作“四步曲”的是
A.提取目的基因→基因表达载体构建→目的基因与运载体结合→目的基因的检测与鉴定 B.目的基因的检测与鉴定→提取目的基因→基因表达载体构建→目的基因导入受体细胞 C.提取目的基因→基因表达载体构建→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 D.基因表达载体构建→提取目的基因→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 2.苏云金芽孢杆菌是一种对昆虫有致病作用的细菌，某杀虫性物质主要是一类伴孢晶体蛋白，共有126个氨基酸。若想通过基因工程技术，将控制该蛋白质合成抗虫基因提取出来，需要下列哪类酶
A.DNA聚合酶
B.DNA连接酶
C.限制性内切酶
D.伴孢晶体蛋白酶 【考点呈现】1.基因表达载体的构建；2.将目的基因导入受体细胞等。【尝试练】
3.基因表达载体的构建----是基因工程的
（1）表达载体的组成：目的基因+ +
+标记基因等。
（2）启动子：位于基因的，它是
的部位，驱动基因转录产生mRNA。
（3）终止子：位于基因的，终止。
（4）表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且
给下一代；使目的基因
____ 和发挥作用。
（5）标记基因：
受体细胞是否含有目的基因。4.将目的基因导入受体细胞
Ⅰ.转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和
的过程。Ⅱ.方法A.将目的基因导入植物细胞：(1)农杆菌转化法：
①农杆菌特点：易感染
植物和裸子植物，对___________植物没有感染力；Ti质粒的 可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。
②转化：目的基因插人
进入农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
(2)基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。
(3)花粉管通道法：这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。B.将目的基因导入动物细胞：(1)方法： 注射技术。
(2)操作程序：目的基因表达载体
→取卵(受精卵)→显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到____性动物的_________________________内发育→新性状动物。
C.将目的基因导人微生物细胞：
(1)原核生物特点：、、等。
第 1 页（共 2 页）小榄中学高二生物选修3教学案
编制：孙雪梅
审核：常淑侠
使用：2014年2月 日
(2)转化：
处理细胞→
细胞→表达载体与感受态细胞混合→
_________ 细胞吸收DNA分子。
5.目的基因的检测与鉴定
Ⅰ.检测： ①检测转基因生物染色体的DNA是否插入的方法
。②检测目的基因是否转录的方法
。③检测目的基因是否翻译成的方法
。Ⅱ．鉴定： 【巩固练】
6.科学家在培育抗虫棉时，起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子（抗虫基因首端），导入棉花受精卵，长成的棉花植株还没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子（抗虫基因末端），导入棉花受精卵，结果长成的植株，有了抗虫能力。由以上过程推知，作为目的基因的运载体应具备的结构是 A.目的基因、启动子
B.目的基因、终止子
C.目的基因，启动子、终止子
D.目的基因、启动子、终止子、标记基因 【拓展练】
7.糖尿病是一种常见病，目前对胰岛素依赖型糖尿病的治疗多用激素疗法。胰岛素过去主要从动物中提取，基因工程和细胞工程技术发展以后，利用细菌生产胰岛素。其操作过程如图所示：(1)质粒存在于细菌细胞中,其化学本质是__________，从其分子结构可确定它是一种＿＿＿＿＿。此过程所需基因“剪刀”是__________,“针线”是＿＿＿＿，运载体是________。(2)重组DNA导入受体细胞后,在细胞乙中能产生人的胰岛素 这是因为基因具有控制＿＿＿＿＿＿合成的功能。【课堂检测】
8.采用基因工程方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是
①将毒素蛋白质注射到棉花受精卵中 ②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉花受精卵中 ③将编码毒素蛋白质的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞再进行组织培养 ④将编码毒素蛋白质的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
9.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测和鉴定才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是
①检测受体细胞是否有目的基因 ②检测受体细胞是否有致病基因 ③检测目的基因是否转录ｍRNA ④检测目的基因是否翻译蛋白质
A.①②③
B.②③④
C.①③④
D.①②④
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