3.2基因工程的基本操作程序（第1課時(shí)）教案一、教學(xué)目標(biāo)1.闡明基因工程的原理和基本操作程序。2.針對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)或生活中的某一需求，選取適當(dāng)?shù)幕蚬こ痰募夹g(shù)和方法，嘗試設(shè)計(jì)獲得某轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的方案。3.嘗試進(jìn)行PCR的基本操作并用電泳鑒定PCR的產(chǎn)物。二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)（1）基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟。（2）DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定。2.教學(xué)難點(diǎn)（1）利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因。（2）DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定。三、教學(xué)過(guò)程【本節(jié)聚焦】1基因工程的基本操作程序主要包括哪幾個(gè)步驟？2.基因工程操作的每一步涉及的技術(shù)和方法有哪些？【導(dǎo)入】從社會(huì)中來(lái)1997年，我國(guó)政府首次批準(zhǔn)商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉。到2015年，我國(guó)已育成轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉品種100多個(gè)，減少農(nóng)藥用量40萬(wàn)噸，增收節(jié)支社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益450億元。你知道轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的機(jī)制是什么嗎？培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉一般需要哪些步驟？提示：蘇云金桿菌通過(guò)產(chǎn)生蘇云金桿菌伴孢晶體蛋白（Bt抗蟲(chóng)蛋白），破壞鱗翅目昆蟲(chóng)的消化系統(tǒng)來(lái)殺死棉鈴蟲(chóng)，將該細(xì)菌的“殺蟲(chóng)基因”轉(zhuǎn)到棉花里，讓棉花也能產(chǎn)生Bt抗蟲(chóng)蛋白抵抗蟲(chóng)害。培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程{知識(shí)補(bǔ)充}基因的結(jié)構(gòu)1.原核基因（連續(xù)的）①編碼區(qū)：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA，進(jìn)一步編碼出蛋白質(zhì)的DNA序列。②非編碼區(qū)：不編碼蛋白質(zhì)，含有能調(diào)控遺傳信息表達(dá)的DNA序列(如啟動(dòng)子、終止子）。2.真核基因（不連續(xù)）①編碼區(qū)外顯子：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA，進(jìn)一步能編碼蛋白質(zhì)的DNA序列內(nèi)含子：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA，然后在翻譯前就被剪切掉，不能編碼蛋白質(zhì)的DNA序列②非編碼區(qū)：不編碼蛋白質(zhì)，含有能調(diào)控遺傳信息表達(dá)的DNA序列，包括啟動(dòng)子、終止子等?；蚬こ痰幕静僮鞒绦蚧蚬こ痰囊话悴僮鞒绦蛑饕ㄋ膫€(gè)步驟：目的基因的篩選與獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定?！疽弧⒛康幕虻暮Y選與獲取】1.目的基因定義：在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物等相關(guān)的基因。根據(jù)不同的需要，目的基因不同，主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因。如：與生物抗逆性、優(yōu)良品質(zhì)、生產(chǎn)藥物、毒物降解和工業(yè)用酶等相關(guān)的基因。資料：蘇云金桿菌通過(guò)產(chǎn)生蘇云金桿菌伴胞晶體蛋白（Bt抗蟲(chóng)蛋白），破壞鱗翅目昆蟲(chóng)的消化系統(tǒng)來(lái)殺死棉鈴蟲(chóng)。科學(xué)家將“殺蟲(chóng)基因”轉(zhuǎn)入棉花中，棉花產(chǎn)生Bt抗蟲(chóng)蛋白抵抗蟲(chóng)害。2.篩選合適的目的基因從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中篩選目的基因科學(xué)家已經(jīng)明確Bt基因的序列信息，也對(duì)Bt抗蟲(chóng)蛋白有深入了解；利用序列數(shù)據(jù)庫(kù)（如GenBank）、序列對(duì)比工具（如BLAST）等，找到合適的目的基因。問(wèn)題：篩選出來(lái)的目的基因如何獲取？3.從生物材料獲取目的基因的方法①?gòu)幕蛭膸?kù)中直接獲取基因組文庫(kù)：含有某種生物全部基因片段的重組DNA的克隆群體。部分基因文庫(kù)（主要是cDNA文庫(kù)）：含有某種生物部分基因片段的重組DNA的克隆群體。②獲取目的基因的方法有多種，現(xiàn)在，常用PCR特異性地快速擴(kuò)增目的基因發(fā)明者：穆里斯；PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫(xiě)；PCR的原理：依據(jù)半保留復(fù)制，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有鏈的3′-端，即子鏈的延伸方向是5′→3′。由于DNA聚合酶不能將單個(gè)的核苷酸鏈連接成鏈，因此子鏈合成需要引物（最初的已有鏈）。4.利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因（DNA復(fù)制所需的基本條件）4.利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因（PCR擴(kuò)增的過(guò)程）總結(jié)：目的基因的篩選與獲取【二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建】1.目的基因工程的核心是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代。同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2.基因表達(dá)載體的組成一個(gè)基因表達(dá)載體的組成，除了有目的基因外，還必須有啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等。①啟動(dòng)子：?jiǎn)?dòng)子是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的上游，緊挨轉(zhuǎn)錄的起始位點(diǎn)，它是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能夠驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終表達(dá)出人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)。②終止子：位于基因的下游，也是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段，是轉(zhuǎn)錄過(guò)程終止的信號(hào)。③標(biāo)記基因的作用：用于鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)，如抗生素抗性基因就可以作為標(biāo)記基因。3.基因表達(dá)載體的構(gòu)建程序先