高中生物一章基因工程一节基因工程概述2课时获取目的基因构建基因表达载 .pdfVIP

第2课时获取目的基因、构建基因表达载体

[学习导航]1.概述获取目的基因的方法，特别说明PCR的原理。

2.结合图1－10，说出基因表达载体的构建。

[重难点击]获取目的基因的途径及基因表达载体的构建。

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、获取目的基因

1．通过基因文库获取目的基因

(1)概念

先用酶切等方法将某种生物细胞的整个基因组DNA切割成大小合

适的片段，再将这些片段分别和载体连接起来，导入受体菌的群体

并储存起来，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，这个群体

称为基因文库。

(2)种类

基因组文库：包含某种生物全部基因的基因文库







部分基因文库：包含某种生物部分基因的基因文库





2．通过PCR技术扩增目的基因

(1)原理：DNA分子半保留复制。

(2)基本过程

①加入反应物质：在离心管中加入所需要的模板DNA、引物、4种

脱氧核苷酸以及TaqDNA聚合酶。

②变性：加热至94℃左右，使DNA中的氢键断裂，双链解开。

③退火(复性)：冷却到55℃左右，引物与单链DNA相应互补序列

结合。

④延伸：加热至72℃左右，在TaqDNA聚合酶的作用下，沿模板

延伸子链，最终合成2条DNA分子。

(3)若PCR过程中，扩增循环的次数是n，则目的基因的量将被扩

n

增2倍。

(4)PCR技术中因为需要在高温下进行，因此TaqDNA聚合酶需要有

什么特性？

答案具有热稳定性。

3．通过化学方法直接人工合成目的基因

如果目的基因较小，脱氧核苷酸序列又已知，可以通过DNA合成仪

用化学方法直接人工合成。

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，经逆转录过

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逆转录得到的基因文库仅

含该生物的部分基因。

(2)结合概念，从范围上比较基因组文库和cDNA文库(部分基因文

库)之间的大小关系：基因组文库cDNA文库。

(3)基因文库的组建过程所包含基因工程的步骤

①目的基因的获取：将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适

当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段。

②重组质粒的构建：将所获得的DNA片段分别与载体连接起来。

③目的基因导入受体细胞：将重组质粒导入受体菌的群体中储存。

2．PCR技术与DNA复制的比较

比较项目DNA复制PCR技术

解旋方式解旋酶催化DNA在高温下变性解旋

区

场所细胞内(主要在细胞核内)细胞外(主要在PCR扩增仪中)

别

酶解旋酶、DNA聚合酶热稳定的DNA聚合酶

温度细胞内温和条件控制温度，需在较高温度下进行

结果合成DNA分子