【正文】 切割形成的DNA片段：(1) …CTGCA細(xì)菌中限制酶之所以不切斷自身DNA，是因?yàn)槲⑸镌陂L期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，對于外源入侵的DNA可以降解掉。圖 DNA上的磷酸二酯鍵〖尋根問底1〗，你能分析出限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？〖生思考討論回答，師提示〗：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。若干個(gè)核苷酸間以3′,5′磷酸二酯鍵（如下圖）連接成的多核苷酸鏈為核酸。基因工程載體需要具備的條件。專題1 基因工程 DNA重組技術(shù)的基本工具一、 教學(xué)目標(biāo)簡述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用。三、教學(xué)方法講授法，對話法四、教學(xué)課時(shí)2五、教學(xué)過程基因工程的概念：“基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。在鏈的一端的一個(gè)核苷酸，其核糖上第5位連接的磷酸只有一個(gè)酯鍵，稱此核苷酸為DNA鏈的5′磷酸末端或5′端。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。生物在長期演化過程中，含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。 CG… …CTTAA ACGTC…(8)AATTC…CA…二、DNA連接酶——“分子縫合針”㈠分類連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的，稱之為E〖問題〗？〖生思考討論回答，師提示〗DNA連接酶是將一段DNA片段3′端的羥基與另一DNA片段5′端磷酸基團(tuán)上的羥基連接起來形成酯鍵，而不是連接互補(bǔ)堿基之間的氫鍵。另一種是從T4噬菌體中分離得到，稱為T4連接酶。因此DNA連接酶不需要模板。是否任何質(zhì)粒都可以作為基因工程載體使用呢？其實(shí)不然，作為基因工程使用的載體必需滿足以下條件。（3） 載體DNA必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組子的篩選。〖模擬制作討論題〗1. 你模擬插入的DNA片段能稱得上一個(gè)基因嗎？〖生思考討論回答，師提示〗：不能。 基因工程的基本操作程序一、 教學(xué)目標(biāo)簡述基因工程原理及基本操作程序。（2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。這里所說的“更符合人們需要”，就是目的，那么更符合人們需要的那個(gè)基因就是目的基因了?！澳康幕?qū)胧荏w細(xì)胞”這一步？〖學(xué)生思考討論回答，師提示〗教材指出含有目的基因的表達(dá)載體只有進(jìn)入受體細(xì)胞，并且維持穩(wěn)定和表達(dá)，才能實(shí)現(xiàn)一種生物的基因在另一種生物中的轉(zhuǎn)化。像其他DNA聚合酶一樣，反轉(zhuǎn)錄酶也以5′→3′方向合成DNA（圖13）?！贾v授〗？PCR擴(kuò)增是獲取目的基因的一種非常有用的方法，也是進(jìn)行分子鑒定和檢測的一種很靈敏的方法。第三步：將反應(yīng)體系升溫至70～75 ℃，在耐高溫的DNA聚合酶催化作用下，將與模板互補(bǔ)的單個(gè)核苷酸加到引物所提供的3OH上，使DNA鏈延伸，產(chǎn)生一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈。下面介紹一種根據(jù)基因的部分核苷酸序列找到目的基因的方法。第四步，在X光底片上出現(xiàn)黑斑的菌落，這表明這個(gè)菌落中含有所需要的目的基因（若選用別的標(biāo)記方法，有陽性信號的菌落則含有所需要的目的基因）。必須構(gòu)建上述元件的主要理由是：（1） 生物之間進(jìn)行基因交流，需使用啟動(dòng)子和終止子才能比較有利于基因的表達(dá)；如通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動(dòng)子，只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無法轉(zhuǎn)錄；（2）為了增強(qiáng)目的基因的表達(dá)水平，往往還要增加一些其他調(diào)控元件，如增強(qiáng)子等； （3）目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標(biāo)記；（4）有時(shí)需要確定目的基因表達(dá)的產(chǎn)物存在于細(xì)胞的什么部位，往往要加上可以標(biāo)識存在部位的基因（或做成目的基因與標(biāo)識基因的融合基因），如綠色熒光蛋白基因等。（2）要選擇強(qiáng)啟動(dòng)子或組織特異性啟動(dòng)子。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞〖思考與探究〗，你能分析出農(nóng)桿菌不能將目的基因?qū)雴巫尤~植物的原因嗎？若想將一個(gè)抗病基因?qū)雴巫尤~植物，如小麥，從理論上說，你應(yīng)該如何做？〖生思考討論回答，師提示〗：農(nóng)桿菌可分為根瘤農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌，在植物基因工程中以根瘤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化最多。當(dāng)這些植物被該菌侵染后會(huì)誘發(fā)腫瘤。研究證明，主要酚類誘導(dǎo)物為乙酰丁香酮和羧基乙酰丁香酮，這些物質(zhì)主要在雙子葉植物細(xì)胞壁中合成，通常不存在于單子葉植物中，這也是單子葉植物不易被根瘤農(nóng)桿菌侵染的原因。利用農(nóng)桿菌侵染單子葉植物進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化時(shí)，是需要加上述酚類物質(zhì)的，同時(shí)單子葉植物種類不同，農(nóng)桿菌侵染進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化的效果也有很大差異。但如果所需要的目的基因的序列完全不知，或只知道目的基因序列的一段，或想從一種生物體內(nèi)獲得許多基因，或者想知道這種生物與另一種生物之間有多少基因不同，或者想知道一種生物在個(gè)體發(fā)育的不同階段表達(dá)的基因有什么不同，或者想得到一種生物的全基因組序列，往往就需要構(gòu)建基因文庫。常用的技術(shù)有：Southern雜交──DNA和DNA分子之間的雜交。Northern雜交──DNA和RNA分子之間的雜交。具體做法是：第一步，將目的基因在大腸桿菌中表達(dá)出蛋白質(zhì)；第二步，將表達(dá)出的蛋白質(zhì)注射動(dòng)物進(jìn)行免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，并提取出抗體（一抗）；第三步，從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，走凝膠電泳；第四步，將凝膠中的蛋白轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上；第五步，將抗體（一抗）與硝酸纖維素膜上的蛋白雜交，這時(shí)抗體（一抗）與目的基因表達(dá)的蛋白（抗原）會(huì)特異結(jié)合?！妓伎寂c探究〗。（3）將表達(dá)載體導(dǎo)入無四環(huán)素抗性的大腸桿菌中，然后在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌。三、教學(xué)方法講授法、對話法四、教學(xué)課時(shí)2五、教學(xué)策略。具體做法如下：無論是學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)基因植物方面的應(yīng)用，還是學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面的應(yīng)用，乃至轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)藥物方面的應(yīng)用，首先必須尋找目的基因。 耐寒的番茄抗凍蛋白基因魚抗除草劑大豆抗除草劑基因例如，我們可以解決當(dāng)前世界上存在的重大問題作為主題，如以解決“糧食”、“環(huán)境污染”、“能源危機(jī)”、“攻克不治之癥”等問題作為主題，讓學(xué)生將課文中的知識或?qū)W生知道的課外的基因工程應(yīng)用方面的知識進(jìn)行重組。例如 “什么叫乳腺生物反應(yīng)器”、 “什么叫工程菌”、 “什么是基因治療” 等。這時(shí)教師可提出以下問題，讓學(xué)生討論。而不同之處可由教師提出：為了將目標(biāo)產(chǎn)品在奶中形成，需要使用乳腺組織中特異表達(dá)的啟動(dòng)子，要在編碼目的蛋白質(zhì)的基因序列前加上乳腺組織中特異表達(dá)的啟動(dòng)子構(gòu)建成表達(dá)載體。至于是否采用討論方式，可根據(jù)課堂時(shí)間而定。我們吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動(dòng)物或人體上獲取原料。另一種假說認(rèn)為：植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會(huì)抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。 蛋白質(zhì)工程的崛起一、 教學(xué)目標(biāo)。蛋白質(zhì)工程的原理。如何學(xué)得充實(shí)，又讓學(xué)生悟出些終身學(xué)習(xí)的道理，建議采用“問題—探究—新問題—再探究”的教學(xué)模式。但一個(gè)新問題出現(xiàn)了，生物產(chǎn)生的天然蛋白質(zhì)是在長期進(jìn)化過程中形成的，它的結(jié)構(gòu)、性能不能完全滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。，用逆向思維的方法解決新問題。既然蛋白質(zhì)的功能是由DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質(zhì)，就要改造DNA。第一，蛋白質(zhì)工程的誕生是有其理論與技術(shù)條件支撐的，正如課本中開頭描述的，它是隨著分子生物學(xué)、晶體學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展而誕生的，也與基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)的發(fā)展等因素有關(guān)（本書“前沿動(dòng)態(tài)”中有簡要介紹）。而結(jié)構(gòu)生物學(xué)對大量蛋白質(zhì)分子的精確立體結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜的生物功能的分析結(jié)果，為設(shè)計(jì)改造天然蛋白質(zhì)提供了藍(lán)圖。提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的課題。將人的干擾素的cDNA在大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)，產(chǎn)生的干擾素的抗病毒活性為106 U/mg，只相當(dāng)于天然產(chǎn)品的十分之一，雖然在大腸桿菌中合成的β干擾素量很多，但多數(shù)是以無活性的二聚體形式存在。通過對蛋白質(zhì)工程的研究，可以深入地揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)和生命活動(dòng)的規(guī)律。概括地說，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用兩方面組成的。通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計(jì)酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來確定相應(yīng)基因的堿基序列等步驟。（2） 確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？答：（1）每種氨基酸都有對應(yīng)的三