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探究素材 新人教版选修3

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1、1.2基因工程的基本操作程序课堂探究探究点一目的基因的获取和基因表达载体的构建·问题导引·基因疫苗指的是DNA疫苗，即将编码外源性抗原的基因插入含真核表达系统的质粒上，然后将质粒直接导入人或动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。抗原基因在一定时限内的持续表达，不断刺激机体免疫系统，使之达到防病的目的。思考：（1）如何获得更多数量的编码外源性抗原的基因以用于基因工程？该过程必需的酶是什么？（2）含有目的基因和表达系统的质粒在基因工程中叫什么名称？该结构必需的组成部分包括哪些？提示：（1）通过PCR技术能获

2、得更多数量的编码外源性抗原的基因。PCR必需的酶是热稳定DNA聚合酶即Taq酶。（2）含有目的基因和表达系统的质粒在基因工程中叫基因表达载体，基因表达载体必需的组成部分包括启动子、目的基因、终止子、标记基因和复制原点等。·名师精讲·1．DNA复制与PCR技术比较DNA复制PCR技术区别解旋方式解旋酶催化DNA在高温作用下变性解旋场所细胞内（主要在细胞核内）在PCR扩增仪内酶DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等耐热的DNA聚合酶（Taq酶）温度条件细胞内温和条件需控制温度，在较高温度下进行合成的对象DNA分子DNA片段或基因联系①

3、模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成②原料：均为四种脱氧核苷酸③酶：均需要DNA聚合酶进行催化④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸特别提醒①PCR技术不需要解旋酶，但需利用90～95℃高温使DNA分子解旋。②热稳定的DNA聚合酶能在高温中保持酶的活性，具有耐高温的特点，是PCR技术的关键工具之一。2．从基因文库中获取和人工合成目的基因的比较方法从基因文库中获取人工合成从基因组文库中获取化学合成法反转录法从通过反转录法形成的cDNA文库中获取过程优点操作简单专一性强专一性强，可产生自然界中不

4、存在的新基因专一性强缺点工作量大，盲目性大，专一性差操作过程较复杂，技术要求过高适用范围小操作过程复杂，mRNA生存时间短，技术要求高3.基因表达载体的组成（见下图）基因表达载体模式图（1）目的基因：外源DNA分子的有效片段。（2）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。（3）终止子：位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段。终止子相当于一盏红色信号灯，使转录到此终止。（4）标记基因：作用是鉴别受体细胞中是否含有目

5、的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因。特别提醒①启动子与目的基因的表达有关，复制原点与表达载体的复制有关。②不同的组织细胞需要的启动子不同即启动子具有组织细胞特异性。4．基因表达载体的功能（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。5．基因表达载体的构建步骤（1）用同一种限制酶切割目的基因和质粒，使其产生相同末端。（2）将切下的目的基因片段与切开的质粒混合，再加入适量DNA连接酶，使目的基因插入质粒的切口处，形成一个重组DNA分子（重组

6、质粒）。构建过程如下图所示。特别提醒选择限制酶处理质粒和外源DNA时，应保证酶切位点不在目的基因内部和启动子、终止子、标记基因（至少一个）、复制原点内部，以避免基因表达载体必需的这些结构失去原有作用。【例题1】请据图回答下列问题。（1）基因工程的核心步骤是____________________。（2）利用______技术可以获得大量的目的基因。该技术利用__________的原理，将基因的核苷酸序列不断加以复制，使其数量呈指数增长。（3）图中a______位于基因的首端，是__________识别和结合的部位。抗生素抗性基因

7、的作用是作为__________，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。解析：基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。要得到大量的目的基因，可以通过PCR技术扩增，PCR技术的原理是DNA分子复制。该基因表达载体中a表示的是启动子，其中有与RNA聚合酶识别和结合的部位。抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞是否导入了目的基因。答案：（1）基因表达载体的构建　（2）PCR　DNA双链复制　（3）启动子　RNA聚合酶　标记基因典型方法识记基因表达载体的应有片段及各片段的作用是解答此类题型的关键。应依据基因表达载体的作

8、用围绕目的基因按顺序识记基因表达载体应有的片段：变式训练1下列关于对基因表达载体构建的一些说法，不正确的是（　　）A．需要限制酶和DNA连接酶参与B．基因表达载体中含有启动子和终止密码C．通常用抗生素抗性基因作为标记基因D．基因表达载体的构建是基因工程的核心解析：基因表达载体