2018版高中生物第1章基因工程1.2基因工程的基本操作程序學案新人教版選修3

1、1. 2 基因工程的基本操作程序（I學習目標導航-1.掌握目的基因獲取的常見方法。（難點）2. 學會基因表達載體構建的方法和要求。（重點）3.理解目的基因導入受體細胞的方法。（重點）4掌握目的基因檢測與鑒定的具體操作。（重、難點）XDC|目的基因的獲取-O自主認知o-1.目的基因（1）主要是指編碼蛋白質的基因。（2）一些具有調控作用的因子。2獲取方法（1）從基因文庫中獲取1基因組文庫：含有一種生物所有的基因。2部分基因文庫：含有一種生物的一部分基因，女口cDNA 文庫。利用 PCR 技術擴增目的基因1含義：是一項在生物體外復制特定DNA 片段的核酸合成技術。2原理：DNA 雙鏈復制。3條件：引

2、物、DNA 莫板、Taq酶、四種脫氧核苷酸。4過程。a. 目的基因 DNA 受熱變性后解鏈為單鏈（9095C）。b. 引物與單鏈相應互補序列結合 （5560C）。c. 在 DNA 聚合酶作用下進行延伸 （7075C）。d. 重復循環(huán)多次。5結果：每次循環(huán)后目的基因的量增加一倍，即成指數形式擴增（約為 2n）。（3）人工合成法1條件：基因比較小，核苷酸序列已知。2方法：通過 DNA 合成儀用化學方法直接人工合成。-O核酸突破o-合作探討2探討 1:基因組文庫和部分基因文庫有什么區(qū)別？提示：基因組文庫包含一種生物的全部基因，部分基因文庫只包含一種生物的一部分基因。探討 2： PCR 過程中需要解旋

3、酶嗎？所需要的DNA 聚合酶應具有什么特點？提示：PCR 過程中，DNA 雙鏈解開是在高溫下完成的，不需要解旋酶；由于PCR 過程溫度較高，所以需要能耐高溫的DNA 聚合酶。探討 3：什么樣的基因適合用 DNA 合成儀直接人工合成？提示：基因比較小，且核苷酸序列已知。思維升華1. 目的基因獲取方法的選擇如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通過構建基因文庫的方法，即通過用受體 菌儲存并擴增目的基因后，從基因文庫中去獲取目的基因。(2) 如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比較小，可以通過DNA 合成儀利用化學方法人工合成。(3) 如果只知道擴增目的基因的兩端的核苷酸序列，而且基因又比較大，則可

4、以通過 PCR技術擴增目的基因。2. 目的基因獲取過程的比較(1) 基因組文庫：供體生物T全部 DNA DNA 片段T受體菌群T目的基因(2) cDNA 文庫：供體生物TmRNAcDNA受體菌群T目的基因(3) PCR 技術：目的基因T大量目的基因(4) 人工合成：蛋白質的mRNADNA目的氨基酸序列核苷酸序列核苷酸序列基因3. PCR 技術與 DNA 復制的比較3比較項目DNA 復制PCR 技 術區(qū) 別解旋方式解旋酶催化DNA 在高溫下變性解旋場所細胞內(主要在細胞核內)細胞外(主要在 PCRT增儀中)酶解旋酶、DNA 聚合酶耐熱的 DNA 聚合酶溫度細胞內溫和條件控制溫度，需 55C95C

5、高溫結果合成 DNA 分子合成 DNA 片段或基因聯系(1) 模板：均需要脫氧核苷酸雙鏈作為模板(2) 原料：均為四種脫氧核苷酸（3）酶：均需 DNA 聚合酶（4）引物：都需要引物，使 DNA 聚合酶從引物的 3端開始連接脫氧核 苷酸-O題組沖關o-1. 下列獲取目的基因的方法中需要模板的是（）1從基因文庫中獲取目的基因利用 PCR 技術擴增目的基因反轉錄法 通過DNA 合成儀利用化學方法人工合成DNAA. B.C.D.【解析】 PCR 技術利用的是 DNA 雙鏈復制原理，即將 DNA 雙鏈之間的氫鍵打開，變成單鏈 DNA 作為聚合反應的模板。反轉錄法是以目的基因轉錄成的信使RNA 為模板，在

6、反轉錄酶的作用下，先反轉錄形成互補的單鏈DNA 再合成雙鏈 DNA則均不需要模板?！敬鸢浮?D2.下列關于 cDNA 文庫和基因組文庫的說法中，不正確的是（）【導學號：72240004】A.cDNA 文庫中的 DNA 來源于 mRNA 勺反轉錄過程B. 如果某種生物的 cDNA 文庫中的某個基因與該生物的基因組文庫中的某個基因控制的性狀相同，則這兩個基因的結構也完全相同C.cDNA 文庫中的基因都沒有啟動子D. 種生物的 cDNA 文庫可以有許多個，但基因組文庫只有一個【解析】 由于基因轉錄時只有編碼區(qū)段才能轉錄，所以以mRNA 反轉錄成的 DNA 就只有外顯子區(qū)段，而缺少內含子和啟動子等非編

7、碼區(qū)段，和原來的基因結構不相同?！敬鸢浮?BfTT| 基因表達載體的構建與轉化-O自主認知-（一）基因表達載體的構建 核心41 .基因表達載體的組成5目的基因位置：基因的首端啟動子功能：是 RN 驟合酶識別和結合的i 部位，驅動基因轉錄出 mRNA標記基因：鑒別受體細胞中是否含有 目的基因2 基因表達載體的功能(1) 使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代。(2) 使目的基因表達和發(fā)揮作用。(二)將目的基因導入受體細胞1 轉化含義：目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程。2.轉化方法(1) 導入植物細胞1最常用方法農桿菌轉化法：雙子葉植物或裸子植物。2其他方

8、法a. 基因槍法：單子葉植物。b. 花粉管通道法。(2) 導入動物細胞1常用方法：顯微注射技術。2常用受體細胞：受精卵。(3) 導入微生物細胞1方法a.用 CaT 處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA 分子的生理狀態(tài)(這種細胞 稱為感受態(tài)細胞)。b.感受態(tài)細胞吸收重組表達載體DNA 分子。2受體細胞：原核細胞(使用最廣泛的是大腸桿菌)。3原核生物的特點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少等。-O核曲突破o-終止子位置：基因的尾端功能：終止轉錄6合作探討探討 1:用于構建基因表達載體的質粒為什么必須具有啟動子和終止子？啟動子和終止 子與起始密碼和終止密碼是一回事嗎?提示：導入到受體細

9、胞的目的基因的表達需要調控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有啟動子，之后需有終止子。不是一回事，啟動子和終止子都在DNA 上，在遺傳信息轉錄時起作用。啟動子是啟動轉錄的開始， 終止子是 DNA 分子上決定轉錄停止的一段 DNA 序列， 其組成單位都是脫氧核苷酸。而起始密碼子和終止密碼子都是mRNAk 三個相鄰堿基。起始密碼子決定翻譯的開始，終止密碼子決定翻譯的停止。探討 2：農桿菌轉化法利用了農桿菌的什么特性？提示：農桿菌中的 Ti 質粒上的 T-DNA 可轉移的 DNA）可轉移至受體細胞， 并且整合到受 體細胞的染色體 DNA 上。探討 3：植物基因工程常用的受體細胞為什么可以是體細胞，

10、而動物基因工程一般只用受精卵？提示：植物體細胞的全能性較高， 可經植物組織培養(yǎng)過程形成完整植物體，因此受體細胞可以是體細胞；動物體細胞的全能性受到嚴格限制，因此動物基因工程中的受體細胞一般只用受精卵。思維升華1 基因表達載體的構建過程將切下的目的基因片段插入質粒的切口處，再加入適量DNA 連接酶，形成一個重組 DNA分子（重組質粒）。構建過程如下圖所示：戟悴DNA分子（含冃的越丙）卜用同種限制稈切割-一牛切口兩具冇兩個切口（兩個黏牛黏性末端性末端）的H的基憫川DNA連接/基因/達載體2將目的基因導入受體細胞的方法比較生物類型植物動物微生物受體細胞體細胞受精卵原核細胞常用方法農桿菌轉化法、基因槍

11、法、花粉管通道法顯微注射技術感受態(tài)細胞法以農桿菌轉化法為例：提取含目的基Ca2+處理細胞轉化將目的基因插入 Ti 質粒的因的表達載體過程T-DNA 上感受態(tài)細胞7顯微注射轉入農桿菌中基因表達載體與受精卵發(fā)育感受態(tài)細胞混合導入植物細胞具有新性感受態(tài)細胞整合到受體細胞的 DNA 上狀的個體吸收 DNA 分子題組沖關o1.下列關于基因表達載體構建的相關敘述，不正確的是（）A. 需要限制酶和 DNA 連接酶B. 必須在細胞內進行C. 抗生素抗性基因可作為標記基因D. 啟動子位于目的基因的首端【解析】 基因表達載體的構建是指目的基因與載體結合，在此過程中需用同一種限制酶切割目的基因與載體，用 DNA 連

12、接酶將相同的末端連接起來；基因表達載體的構建是在細 胞外進行的；基因表達載體包括啟動子（位于基因首端使轉錄開始）、終止子、目的基因和標 記基因（鑒別受體細胞中是否含有目的基因，如抗生素抗性基因）?！敬鸢浮緽2采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的做法正確的是（）【導學號：72240005】將毒素蛋白注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的DNA 序列，注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的進行組織培養(yǎng)DNA 序列，與質粒重組，導入細菌，用該細菌感染棉的體細胞，再將編碼毒素蛋白的DNA 序列，與細菌質粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵A.B.C.D.【解析】 本題以抗蟲棉培育為材料背景， 主要考查基

13、因操作中的第三步一一將目的基 因導入受體細胞。導入目的基因必須選擇恰當的載體， 以保證導入目的基因不被受體細胞降 解，并成功地實現復制、轉錄和翻譯?！敬鸢浮?C8MTT|目的基因的檢測與鑒定-O自主認知o-1分子水平檢測(1) 檢測轉基因生物 DNA 上是否插入了目的基因。方法：DNA 分子雜交技術。(2) 檢測目的基因是否轉錄出 mRNA方法：分子雜交技術。(3) 檢測目的基因是否翻譯成蛋白質。方法：抗原一抗體雜交技術。2.個體水平鑒定包括抗蟲、抗病的接種實驗,以確定是否有抗性及抗性程度?；蚬こ坍a品需要與天然產品活性進行比較等。-O核酸突破o-合作探討探討 1: 目的基因能否在真核生物中穩(wěn)

14、定遺傳的關鍵是什么？如何檢測？提示：目的基因是否插入受體細胞的染色體DNA 上,這是其能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關鍵。檢測方法是采用DNA 分子雜交技術。探討 2：什么是基因探針？如何檢測目的基因是否開始發(fā)揮功能？提示：基因探針是用放射性同位素標記的目的基因的單鏈DNA 片段。從轉基因生物中提取 mRNA 用標記的目的基因作探針，與mRNA交，如果顯示出雜交帶，則表明目的基因轉錄出了 mRNA 意味著目的基因開始發(fā)揮功能。探討 3：檢測棉花中導入的抗蟲基因是否表達的最簡便的方法是什么？提示：用葉片飼養(yǎng)棉鈴蟲，觀察棉鈴蟲是否死亡。思維升華目的基因的檢測與鑒定在不同方面的比較類型步驟檢測內容方法結

15、果顯示分子檢測導入檢測目的基因是否導入受體細胞DNA 分子雜交技術(DNA 和 DNA 之間)是否成功顯示出雜交帶表達檢測目的基因是否轉錄出 mRNA核酸分子雜交技術(DNA 和 mRNA 之間)是否成功顯示出雜交帶目的基因是否翻譯出蛋白質蛋白質分子雜交(抗原和抗體之間)是否成功顯示出雜交帶9個體生物學水平的鑒定1確定是否具有抗性及抗性程度2基因工程產品與天然產品的活性是1抗蟲或抗病的接 種實驗2基因工程產品與 天然產品活性的比是否賦予了預期抗性或蛋白質活性否相同較題組沖關1.DNA 探針是利用放射性同位素等標記的特定 DNA 片段。當 DNA 探針與待測的非標記 單鏈DNA 或 RNA）按堿

16、基順序互補結合時，形成標記 DNA- DNA 或標記 DNA- RNA）的雙鏈雜交 分子，可檢測雜交反應結果。用某人的胰島素基因制成 DNA 探針，能與之形成雜交分子的是（ ）【導學號：72240006】該人胰島 A 細胞中的 DNA該人胰島 B細胞中的 mRNA該人胰島 A細胞中的 mRNA 該人肝細胞中的 DNAA.B.C.D.【解析】 DNA 單鏈能與其互補鏈及其轉錄產生的mRNA 分子互補配對而形成雜交分子；人體細胞中都有胰島素基因，但此基因只有在胰島B 細胞中才能得到表達?！敬鸢浮?C2.轉基因抗蟲棉培育過程中要對Bt 基因導入受體細胞后是否可以穩(wěn)定維持和表達進行檢測與鑒定，其中利用

17、到堿基互補配對原則的有（）檢測棉花的 DNA 上是否插入了 Bt 基因 檢測 Bt 基因是否在棉花細胞轉錄出mRNA3檢測 Bt 基因是否在棉花細胞翻譯成蛋白質檢測 Bt 基因是否賦予了棉花抗蟲特性A.B.C.D.【解析】檢測棉花的 DNA 上是否插入了 Bt 基因和檢測 Bt 基因是否在棉花細胞轉錄出 mRNA 都是用標記的目的基因作探針進行分子雜交，因此都要進行堿基互補配對；檢測Bt 基因是否在棉花細胞中翻譯成蛋白質需進行抗原一抗體雜交，檢測Bt 基因是否賦予了棉花抗蟲特性需要做抗蟲接種實驗，這兩項技術都沒有涉及堿基互補配對原則?！敬鸢浮?A1.基因工程的基本操作程序有：使目的基因與運載體

18、相結合；將目的基因導入受體細胞；檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求；提取目的基因。正確的操作順序10是（）【導學號：72240007】A.B.C.D.【解析】 基因工程的主要操作步驟順序是：目的基因的獲取T基因表達載體的構建T將目的基因導入受體細胞T目的基因的檢測與鑒定。答案】 C2下列不屬于獲取目的基因的方法是( )A. 利用 DNA 連接酶復制目的基因B. 反轉錄法C. 從基因文庫中獲取目的基因D. 利用 PCR 技術擴增目的基因【解析】 本題考查目的基因的獲取方法及DNA 聚合酶和 DNA 連接酶的區(qū)別。對目的基因(DNA 片段)進行復制需利用 DNA 聚合酶而不是 DNA 連接酶。

19、【答案】 A3.下列關于基因表達載體的構建描述錯誤的是 ()A. 基因表達載體的構建是基因工程的核心B. 基因表達載體的構建包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因等部分C. 目的基因主要是指編碼蛋白質的結構基因D. 構建的基因表達載體都是相同的【解析】 基因表達載體的構建是基因工程的第二步， 也是基因工程的核心； 一個基因 表達載體的組成除目的基因外還必須具有啟動子、 終止子、 標記基因等部分； 目的基因主要 是指編碼蛋白質的結構基因； 由于受體細胞不同， 基因表達載體的構建也會有差別， 不可能 都是相同的?！敬鸢浮?D 41957 年，生物學家了解到，病毒感染的細胞能產生一種因子，這種因子能

20、作用于其 他細胞，干擾病毒的復制，故將其命名為干擾素；從 1987 年開始，用基因工程方法生產的 干擾素進入了工業(yè)化生產，并且大量投放市場。(1) 若 已 知 干 擾 素 的 氨 基 酸 序 列 ， 則 獲 取 目 的 基 因 的 較 簡 單 方 法 是_；目的基因還可以從 _ 文庫獲取，而從 cDNA 文庫中不一定能得到，原因是_(2) 用限制酶處理質粒和目的基因后，用 _ 酶處理，可形成基因表達載體，該載體的化學本質是 _。11(3) 轉基因技術是否成功，需要對受體細胞進行分子水平的檢測，首先是檢測受體細胞_ 上是否插入了目的基因， 這是目的基因能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關鍵。 檢 測方法是采用 _ 。最后還要檢測目的基因是否翻譯成了相應的蛋白質，利用的技術是_ ?！窘馕觥?(1) 若