1.2 基因工程的基本操作程序

目标导航 1.结合教材图1－6，整体把握并说出基因工程的基本操作程序。 2.理解获取目的基因的途径及基因表达载体的构建。3.理解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。

重难点击 1.基因工程的基本操作程序。2.获取目的基因的途径及基因表达载体的构建。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。 课堂导入

方式一：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、丝虫等传染病，而这些传染病常年在拉美国家肆虐。为了抑制疾病的传播，巴西科学家培育出了一种转基因雄性致倦库蚊。科学家在雄性致倦库蚊体内植入一种特殊基因，当具该基因的转基因雄蚊与野生雌蚊交配时，这种基因可以进入雌蚊的基因组，并使雌蚊死亡，从而减少了该种蚊子的数量，达到抑制疾病传播的目的。怎样才能最终得到转基因雄蚊呢？让我们一起来学习基因工程的基本操作程序吧！

方式二：师：出示我国有知识产权的转基因抗虫棉的培育图解：

问：转基因抗虫棉的培育需要哪些步骤？

学生看图并回答：首先要获得目的基因，其次将目的基因连接到Ti质粒上，然后将重组的Ti质粒导入受体细胞，最后要重建转基因植物。

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。

一、目的基因的获取

1.基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的获取。 (2)基因表达载体的构建。 (3)将目的基因导入受体细胞。 (4)目的基因的检测与鉴定。

2.目的基因的获取

(1)目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 (2)常见方法 ①从基因文库中获取

??基因组文库

基因文库的种类?

??部分基因文库(如cDNA文库)

②利用PCR技术扩增目的基因 a.原理：DNA双链复制。

b.条件：引物、DNA模板、Taq酶、四种脱氧核苷酸。

c.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，如此重复循环多次。

d.结果：每一次循环后，目的基因的量可以增加一倍，即成指数形式扩增(约为2，n为扩增循环的次数)。

③人工合成法：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可借助DNA合成仪用化学方法直接人工合成。 合作探究

1.从基因文库中获取目的基因

(1)cDNA文库是从某种生物的某一细胞中提取出mRNA，经反转录过程获得的基因文库，为什么该基因文库仅含有该生物的部分基因？

答案 由于基因的选择性表达，某种生物的某一细胞中仅有部分基因转录出mRNA，所以由该细胞中的mRNA反转录得到的基因文库仅含该生物的部分基因。

(2)结合基因组文库、cDNA文库的概念，尝试从范围上比较二者之间的大小关系，并阐明理由。

答案 基因组文库＞cDNA文库。基因组文库含有某种生物的全部基因，而cDNA文库只含有某种生物的部分基因，二者都属于基因文库。

2.PCR过程中需要解旋酶吗？所需要的DNA聚合酶应具有什么特点？

答案 PCR过程中，DNA双链解开是在高温下完成的，不需要解旋酶；由于PCR过程温度较高，所以需要能耐高温的DNA聚合酶。

3.人工合成目的基因时，需要预先知道目的基因的核苷酸序列。请推测目的基因的核苷酸序列是如何得到的？

答案 测定目的基因产物的氨基酸序列，根据密码子表推测mRNA的可能的核糖核苷酸序列，再根据碱基互补配对原则推测出目的基因的脱氧核苷酸序列。

n

1.判断正误：

(1)目的基因可以从自然界已有物种中直接分离，也可人工合成( ) (2)目的基因就是指编码蛋白质的基因( )

(3)真核生物的基因中含有内含子，因此常用反转录法获取目的基因( ) 答案 (1)√ (2)× (3)√

2.为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。据图回答下列问题：

据图回答：

(1)B过程需要的酶是。

(2)图中基因组文库(小于、大于、等于)cDNA文库。

(3)目的基因Ⅰ和Ⅱ除可从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中和为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是。

答案 (1)反转录酶 (2)大于 (3)DNA cDNA 耐高温

解析 B过程是以RNA为模板合成DNA的反转录过程，需要的酶是反转录酶；目的基因Ⅰ和Ⅱ除可从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中DNA和cDNA为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是耐高温。 一题多变

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.①②③④ C.①②④ 答案 D

解析 PCR利用的是DNA双链复制原理，将双链DNA之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。反转录法则是以目的基因转录成的信使RNA为模板，在反转录酶的作用下，先反转录形成互补的单链DNA，再合成双链的DNA。①、④则均不需要模板。

B.①②③ D.②③

获取目的基因四种方法

基因文库的构建 方法 基因组文库 部分基因文库(如cDNA文库) PCR技术扩增 人工合成 过程 可在短时间内大量扩增目的基因 需要严格控制温专一性强，可产生自然界中不存在的新基因 适用范围小 优点 操作简单 专一性强 缺点 工作量大、盲目操作过程较麻性大、专一性差 烦，技术要求高 度，技术要求高 二、基因表达载体的构建和将目的基因导入受体细胞

1.基因表达载体的构建