第一节基因工程的原理
【教学目标】
知识与能力方面：[来源:Z。

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]
简述基因工程所需三种基本工具的作用。

简述基因工程的原理及基本操作程序。

过程与方法方面：
尝试运用基因工程原理，提出一解决实际问题的方案。

情感态度、价值观方面：
关注基因工程的发展。

【教学重点】
基因工程所需三种基本工具的作用。

基因工程操作程序。

【教学难点】
基因工程操作程序。

【教学方法】
学生分组讨论展示与教师总结归纳相结合，将知识化整为零逐一解决。

【教学课时】
1课时
【教学过程】
（导入新课）师：观看课件所列两种普通玫瑰与“蓝色妖姬”的图片，思考培育“蓝色妖姬”
的方法？
生：可以通过基因工程。

师：“蓝色妖姬”最早来自荷兰是一种加工花卉。

它是用一种对人体无害的染色剂和助染剂
调合成着色剂，等白玫瑰（或白月季）快到花期时，开始用染料浇灌花卉，让花像吸水一样，将色剂吸入进行染色。

据花卉专家介绍，目前世界上极少有自然生长的蓝色玫瑰花，现在
市场上出售的“蓝色妖姬”都是人工染色后的产物。

比较正规的“蓝色妖姬”是在花卉的成
长期开始染色，颜色能均匀地附着在花瓣上，看上去比较自然；部分商贩直接将普通的白玫瑰花采摘后染成蓝色，颜色不自然，也容易掉色。

2008年11月1日闭幕的东京国际花卉
博览会上，全球首批真正的蓝玫瑰首次在公众面前亮相。

这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入
三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。

（提出问题）1.基因工程得以实现的条件是什么？
2.限制性内切酶有何特点？
3.DNA连接酶有何功能？
（学生活动）仔细阅读探究活动“走进基因工程”，分组讨论展示所得答案。

（总结归纳）1.限制性内切酶一一“基因手术刀”
①来源：有大肠杆菌等微生物体内提取而来；
②特点：识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特异的位点上切割磷酸二酯键从而把双链DNA
分子切开；限制酶识别的序列大多数为回文对称结构，切割位点在DNA两条链相对称的位置，如下图
原理，可以提取出含杂质较少的
DNA
该种限制性内切酶特异性识别
GAATTC 并在GA 之间进行切割，切割后产生的参
差不齐的末端称为粘性末端。

3. DNA 连接酶一一“基因缝纫针”
连接被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，使被同一种限制性内切酶 切割的粘性末端重新连接成
DNA 双链。

来源学科网来源学科网ZXXK
（提出问题）基因工程的操作程序如何？
（学生活动）仔细阅读课本，小组协作绘制基因工程的流程图。

（总结归纳）1.基因工程的概述
①概念：按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新 组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。

②意义：能够打破生物种属的界限，在分子水平上定向改造生物的遗传特性。

2. 基因工程的一般程序
目的基因的获得T 重组载体的构建T 重组载体的转化和筛选T 目的基因的表达和鉴定
3. 获取目的基因的方法
①目的基因：基因操作的外源基因 ②获取方法：直接分离法和人工合成法 直接从基因组中获取最常用的方法是
“鸟枪法”，即用限制酶将完整的 DNA 随机切成许多
片段，然后用某种检测方法挑选出所需要的基因。

如用“核酸探针法”
性同位素标记的DNA 单链，具有非常特异的脱氧核苷酸序列，能与 人工合成法主要有两种反转录法和化学合成法。

反转录法流程为：
DNA （目的基因）；化学合成法流程为：氨基酸序列T 基因序列T 合成目的基因。

4. 构建重组载体的运载工具一一载体
① 条件：能在受体细胞中复制；具适宜的限制酶切割位点，供外源 DNA 片段插入；具有标
记基因，便于选择含有载体的细胞；对受体细胞无害。

② 类型：质粒、噬菌体或其它一些病毒，最常用的是质粒。

5. 重组载体的构建
用限制性内切酶对质粒切割，从而产生一个切口，用同一种限制性内切酶切割目的基因， 以产生相同的粘性末端，再通过
DNA 连接酶连接，就可以形成重组载体。

[来…。

m]
6. 重组载体的转化和筛选
① 转化方法：基因枪法、显微注射法和花粉管通道法。

受体是动物细胞时最常用的是显微注射法，是植物细胞时常用基因枪法。

② 筛选：利用载体上的标记基因，借助选择培养基进行筛选。

7. 目的基因的表达和鉴定
① 基因工程成功的标志：目的基因表达，进而产生相应的性状。

② 鉴定：检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状， 如鉴定转基因抗虫棉是否成功, 可以直接让害虫吞噬转基因棉花的叶片，如果害虫死亡则操作成功，否则操作失败。

①实验原理：
DAN 不溶于酒精溶液，但细胞中的许多其他物质可以溶于酒精溶液。

利用这一
8.探究活动：尝试
DNA 的提取与鉴定
[来源:学科网ZXXK]
来源学科网ZXXK]
，核酸探针是用放射
DNA 互补链结合。

[来源学科网ZXXK
mRNT 单链DNA ＞双链
DNA 遇二苯胺（沸水浴）会被染成蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定 DNA 勺试剂。

②实验程序：
材料准备（新鲜菠菜和体积分数为 95%勺勺酒精溶液，冷冻处理）T 研磨（冰上操作过滤 T 离心T 加冷酒精T 鉴定（沸水浴） 【板书设计】 所需工具
•限制性内切酶：来源、特点 -DNA 连接酶来源学科网
因
工
程J 的、
概念：定向改 造 直接分 离法 ----- 鸟枪法 厂目的基因的获得彳 匚人工合成法一一人工合成法、反转录法 重组载体的构建一一载体（条件、类型） ［来源:学_科_网］
操作程序■ 重组载体的转化和筛选
''-目的基因的表达和鉴定 转化方法
，鉴定方法 -基因枪法
-显微注射法 花粉管
通道法 【随堂练习】 1 •有关基因工程的叙述正确的是
A •限制酶只在获得目的基因时才用
B .重组质粒的形成是在细胞内完成的
C •质粒都可作为载体
D •蛋白质的结构组成为合成目的基因提供资料 2 •基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基
互 补 配 （ ） A.人工合成目的基因 C.将目的基因导入受体细胞 3.在基因工程中用来修饰改造基因的工具是 A.限制酶和 DNA 连接酶
C.限制酶和运载酶 3. 下图所示为限制酶切割某 DNA 分子的过程， 从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及 切点是 A. CTTAAQ 切点在
B. CTTAAQ 切点在
C. GAATTC 切点在
D. GAATTC 切点在 4. 下列哪【 （ ） A.具有某些标记基因 C.能够在宿主细胞中复制
［来源:学.科.网Z.X.X.K ］
B.目的基因与运载体结合 D.目的基因的检测表达 B.限制酶和水解酶来源学科网
D. DNA 连接酶和运载酶 :C 和T 之间 :G 和A 之间
:G 和 A 之间 :C 和T 之间 项叙述不 (
A
i i i A h G I 1 i 1
G 的条件
载体必须具备 B
. D.
决定宿主细胞的生存 有多个限制酶切点
5.1979年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的在大肠杆菌体内
表达成功。

请根据图回答问题：
（1）此图表示的是采取________________ 合成基因的方法获取_______________________ 基因的过程。

（2）图中①DNA是以 __________________ 为模板，________________ 形成单链DNA在酶的作用下合
成双链DNA从而获得了所需要的基因。

（3）图中②代表的是__________________ ，在它的作用下将质粒（_____________ DNA切出 _______________ 末^端
［来源:学§科§网］
（4）图中③代表_____________________________ D NA含_______________________________ 。

（5）图中④表示将_______________________ 。

⑤表示________________________ D NA随大肠杆菌的繁殖
而进行________________________ 。

答案：1.D 2.C 3.C 4.B
5.（1）人工原胰岛素目的
（2 ）原胰岛素mRNA逆转录
（3）特定的限制性内切酶环状黏性
（4）重组原胰岛素基因
（5）将目的基因导入受体细胞重组扩增
【布置作业】
完成学案及课本练习题
【教学反思】
基因工程在必修中已近有所体现，学生已有初步的认识，在学习中应以学生自学讨论为主，大胆放手给学生，学
DNA分子重组，并且
大肠杆菌
生兴趣高涨，学习积极性很高，效果较为理想！。