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正文內(nèi)容

專題1基因工程教案-文庫吧資料

2025-04-30 22:04本頁面
  

【正文】 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?;蚬こ痰恼Q生,為克服這一遠緣雜交的障礙問題,帶來了新的希望。如何學(xué)得充實,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。本節(jié)內(nèi)容是基因工程的延伸和發(fā)展。蛋白質(zhì)工程的原理。 蛋白質(zhì)工程的崛起一、 教學(xué)目標。因此,有人認為抗性機理不是外殼蛋白在起作用,而是CP基因轉(zhuǎn)錄出RNA后,與入侵病毒RNA之間的相互作用起到了抗性作用。另一種假說認為:植物細胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼,使病毒核酸分子不能釋放出來。,為什么使用病毒外殼蛋白基因可以抗病毒侵染?關(guān)于病毒外殼蛋白(coat protein,CP)基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C理,目前有幾種假說。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動物或人體上獲取原料。1978年科學(xué)家用2 000 L大腸桿菌發(fā)酵液得到100 g胰島素,相當于從1 000 kg豬胰臟中提取的量。(2)可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。七、 知識拓展?所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物,是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因,構(gòu)建成表達載體后導(dǎo)入微生物,然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。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。六、 答案和提示思考與探究根據(jù)所學(xué)內(nèi)容,試概括寫出基因工程解決了哪些生活、生產(chǎn)中難以解決的問題。至于是否采用討論方式,可根據(jù)課堂時間而定。關(guān)于工程菌的學(xué)習(xí),也可結(jié)合基因工程操作程序,予以說明,并結(jié)合微生物生長和代謝的特點,說明工程菌生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性。而不同之處可由教師提出:為了將目標產(chǎn)品在奶中形成,需要使用乳腺組織中特異表達的啟動子,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的啟動子構(gòu)建成表達載體。學(xué)生在充分討論和發(fā)表觀點的基礎(chǔ)上,師生共同歸納出乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點:①產(chǎn)量高;②質(zhì)量好;③成本低;④易提取。這時教師可提出以下問題,讓學(xué)生討論。學(xué)生想不到的地方,可由師生共同歸納。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。,建議采用小組討論,師生共同歸納的方法學(xué)習(xí)。例如,我們可以解決當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”、“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)用方面的知識進行重組。 甜味基因腸乳糖酶基因 耐寒的番茄抗凍蛋白基因魚抗除草劑大豆抗除草劑基因這樣做既可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,也增強了他們分析和處理信息的能力。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。如果本節(jié)只作為成果的學(xué)習(xí),那么就顯得思維力度不足了。三、教學(xué)方法講授法、對話法四、教學(xué)課時2五、教學(xué)策略。二、教學(xué)重點和難點基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。(4)培養(yǎng)進入了β珠蛋白基因的大腸桿菌,收集菌體,破碎后從中提取β珠蛋白。(3)將表達載體導(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。假如讓你用基因工程的方法,使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的β珠蛋白,想一想,應(yīng)如何進行設(shè)計?〖生思考討論回答,師提示〗:基本操作如下:(1)從小鼠中克隆出β珠蛋白基因的編碼序列(cDNA)。〖思考與探究〗。如果目的基因表達出了蛋白質(zhì),則結(jié)果為陽性。具體做法是:第一步,將目的基因在大腸桿菌中表達出蛋白質(zhì);第二步,將表達出的蛋白質(zhì)注射動物進行免疫,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,這時抗體(一抗)與目的基因表達的蛋白(抗原)會特異結(jié)合。Western雜交──蛋白質(zhì)分子(抗原—抗體)之間的雜交。Northern雜交──DNA和RNA分子之間的雜交。如何證明這一點,就需要通過Southern雜交技術(shù)。常用的技術(shù)有:Southern雜交──DNA和DNA分子之間的雜交。此法目前爭議頗多,嚴格來講不算基因工程。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體發(fā)育的不同階段表達的基因有什么不同,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?!紝じ鶈柕住??直接從含有目的基因的生物體內(nèi)提取不行嗎?〖生思考討論回答,師提示〗:構(gòu)建基因文庫是獲取目的基因的方法之一,并不是惟一的方式。利用農(nóng)桿菌侵染單子葉植物進行遺傳轉(zhuǎn)化時,是需要加上述酚類物質(zhì)的,同時單子葉植物種類不同,農(nóng)桿菌侵染進行遺傳轉(zhuǎn)化的效果也有很大差異。酚類物質(zhì)和糖類物質(zhì)既可以作為根瘤農(nóng)桿菌的趨化物,又可以作為農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上Vir區(qū)(毒性區(qū))基因的誘導(dǎo)物,使Vir區(qū)基因活化,導(dǎo)致TDNA的加工和轉(zhuǎn)移,從而侵染植物細胞。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。根瘤農(nóng)桿菌侵染植物是一個非常復(fù)雜的過程。當這些植物被該菌侵染后會誘發(fā)腫瘤。據(jù)不完全統(tǒng)計,約有93屬643種雙子葉植物對根瘤農(nóng)桿菌敏感。三、將目的基因?qū)胧荏w細胞〖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。如果希望基因在生物的某個組織表達,如只在植物種子中表達,就要選擇種子中特異表達的啟動子。(2)要選擇強啟動子或組織特異性啟動子。(1)基因的特點:如果一個來自動物的目的基因含有內(nèi)含子,就不能用于轉(zhuǎn)基因植物,因為動物中內(nèi)含子的剪接系統(tǒng)與植物的不同,植物不能將動物基因的內(nèi)含子剪切掉,只能用該基因的cDNA。必須構(gòu)建上述元件的主要理由是:(1) 生物之間進行基因交流,需使用啟動子和終止子才能比較有利于基因的表達;如通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動子,只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無法轉(zhuǎn)錄;(2)為了增強目的基因的表達水平,往往還要增加一些其他調(diào)控元件,如增強子等; (3)目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標記;(4)有時需要確定目的基因表達的產(chǎn)物存在于細胞的什么部位,往往要加上可以標識存在部位的基因(或做成目的基因與標識基因的融合基因),如綠色熒光蛋白基因等。二、基因表達載體的構(gòu)建﹙核心﹚〖思考與探究〗,只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎?為什么?〖生思考討論回答,師提示〗:不可以。第四步,在X光底片上出現(xiàn)黑斑的菌落,這表明這個菌落中含有所需要的目的基因(若選用別的標記方法,有陽性信號的菌落則含有所需要的目的基因)。第二步,將基因文庫中的所有菌落轉(zhuǎn)移至硝酸纖維膜上(也可以用其他類型的膜),然后,通過處理溶解消化掉細菌中的蛋白質(zhì),并使DNA固定在膜上。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。PCR的反應(yīng)過程都是在PCR擴增儀中完成的。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,將與模板互補的單個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的DNA鏈。第一步:將反應(yīng)體系(包括雙鏈模板、引物、耐高溫的DNA聚合酶、四種脫氧核糖核苷酸以及酶促反應(yīng)所需的離子等)加熱至90~95 ℃,使雙鏈DNA模板兩條鏈之間的氫鍵打開,變成單鏈DNA,作為互補鏈聚合反應(yīng)的模板?!贾v授〗?PCR擴增是獲取目的基因的一種非常有用的方法,也是進行分子鑒定和檢測的一種很靈敏的方法。第二步,核酸酶H使RNADNA雜交分子中的RNA鏈降解,使之變成單鏈的DNA。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)?!嫁D(zhuǎn)折〗每一程序的有什么技術(shù)和方法的學(xué)習(xí)? 一、目的基因的獲取〖問題引入〗“目的基因的獲取”有什么方法呢?〖求異思維〗你能推測出由mRNA反轉(zhuǎn)錄形成cDNA的過程大致分為哪些步驟嗎?〖生思考討論回答,師提示〗1970年,特明(. Temin)和巴爾的摩(D. Baltimore)證實了RNA病毒中含有一種能將RNA轉(zhuǎn)錄成DNA的酶,這種酶被稱為依賴RNA的DNA聚合酶,由于與中心法則中的從DNA到RNA
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