高中生物-精講優(yōu)練課型-專題1-基因工程-1.2-基因工程的基本操作程序同課異構(gòu)課件-新人教版選修3

1、1.2基因工程的基本操作程序1ppt精選學(xué)習(xí)目標(biāo)1.簡(jiǎn)述基因工程的原理。2.掌握基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟。3.嘗試設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過程。2ppt精選一、基因工程的四大操作步驟_的獲取_的構(gòu)建將目的基因?qū)隷目的基因的_與鑒定基因表達(dá)載體受體細(xì)胞檢測(cè)目的基因3ppt精選二、目的基因的獲取1.目的基因：(1)主要是指_的基因。(2)一些具有_的因子。編碼蛋白質(zhì)調(diào)控作用4ppt精選2.獲取方法：(1)從基因文庫(kù)中獲取。基因組文庫(kù)：含有一種生物_的基因。部分基因文庫(kù)：含有一種生物的_基因，如cDNA文庫(kù)。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。含義：是一項(xiàng)在生物體外_的核酸合成技術(shù)。原理：_。

2、條件：_、DNA模板、_、四種脫氧核苷酸。所有一部分復(fù)制特定DNA片段DNA雙鏈復(fù)制引物Taq酶5ppt精選過程。a.目的基因DNA受熱_后解鏈為單鏈(9095)。b._與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合(5560)。c.在_作用下進(jìn)行_(7075)。d.重復(fù)循環(huán)多次。結(jié)果：每次循環(huán)后目的基因的量增加一倍，即成_形式擴(kuò)增(約為2n)。(3)人工合成法。條件：基因比較小，_已知。方法：通過_用化學(xué)方法直接人工合成。變性引物DNA聚合酶延伸指數(shù)核苷酸序列DNA合成儀6ppt精選三、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心1.構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的：(1)使目的基因在_中穩(wěn)定存在，并且可以_給下一代。(2)使目的基因能夠_和_。

3、受體細(xì)胞遺傳表達(dá)發(fā)揮作用7ppt精選2.基因表達(dá)載體的組成：3.基因表達(dá)載體的功能：通過基因表達(dá)載體將_導(dǎo)入受體細(xì)胞。啟動(dòng)子終止子標(biāo)記目的基因8ppt精選四、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1.轉(zhuǎn)化含義：_進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)_和_的過程。2.轉(zhuǎn)化方法：(1)導(dǎo)入植物細(xì)胞。最常用方法。_：雙子葉植物或_植物。其他方法。a.基因槍法：_。b.花粉管通道法。目的基因維持穩(wěn)定表達(dá)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法裸子單子葉植物9ppt精選(2)導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞。常用方法：_技術(shù)。常用受體細(xì)胞：_。(3)導(dǎo)入微生物細(xì)胞。方法。a.用_處理細(xì)胞，使細(xì)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(xì)胞稱為_)。b.感受態(tài)細(xì)

4、胞吸收_。受體細(xì)胞：原核細(xì)胞(使用最廣泛的是大腸桿菌)。原核生物的特點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、_等。顯微注射受精卵Ca2+感受態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載體DNA分子遺傳物質(zhì)相對(duì)較少10ppt精選五、目的基因的檢測(cè)與鑒定1.分子水平檢測(cè)：檢測(cè)目標(biāo)與其采用的檢測(cè)方法(連線)2.個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：接種法、產(chǎn)物功能活性比較法。11ppt精選【微點(diǎn)撥】1.為什么說并不是所有目的基因都可以從基因文庫(kù)中獲得？提示：自然界中不存在、需人工合成的目的基因，不能從基因文庫(kù)中獲得。2.PCR技術(shù)中，為什么模板DNA中A與T堿基對(duì)比例越高，解鏈溫度相對(duì)越低？提示：DNA分子中A與T之間有2個(gè)氫鍵，G與C之間有3個(gè)氫鍵，所以模板

5、DNA中A與T堿基對(duì)越多，形成的氫鍵相對(duì)越少，解鏈需要的溫度相對(duì)越低。12ppt精選3.基因表達(dá)載體中標(biāo)記基因的作用是什么？提示：鑒別、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞。4.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的步驟中，導(dǎo)入的是基因表達(dá)載體而不是單獨(dú)的目的基因，為什么？提示：?jiǎn)为?dú)的目的基因不能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在和表達(dá)，也不能遺傳給下一代。5.基因工程的四個(gè)步驟中，都涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)嗎？為什么？提示：不是?！皩⒛康幕?qū)胧荏w細(xì)胞”不涉及，其他3個(gè)步驟都涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)。13ppt精選1.下列對(duì)目的基因獲取的理解，不正確的是()A.目的基因可以從自然界中分離，也可以人工合成B.目的基因主要指編碼蛋白質(zhì)的基因C.基

6、因文庫(kù)就是基因組文庫(kù)D.cDNA文庫(kù)只含有某種生物的一部分基因【解析】選C。目的基因可以從自然界中已有的物種中分離出來，也可以人工合成。目的基因主要指編碼蛋白質(zhì)的基因?；蛭膸?kù)分為基因組文庫(kù)和部分基因文庫(kù)，cDNA文庫(kù)是部分基因文庫(kù)。14ppt精選2.在基因工程技術(shù)中，需要用到CaCl2處理的環(huán)節(jié)是()A.目的基因的提取和導(dǎo)入B.目的基因與載體結(jié)合C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D.目的基因的檢測(cè)與表達(dá)【解析】選C。將目的基因?qū)朐松锸荏w細(xì)胞時(shí)，首先用Ca2+處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，然后在一定條件下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化。15ppt精選3.在

7、基因工程的操作過程中，獲得重組質(zhì)粒不需要()DNA連接酶 同一種限制酶RNA聚合酶 具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒目的基因 4種脫氧核苷酸A. B.C. D.【解析】選A。在基因工程的操作過程中，需要用同一種限制酶切割目的基因與載體，并用DNA連接酶將兩者的黏性末端(或平末端)連接起來，所選擇的質(zhì)粒必須具有標(biāo)記基因，以便進(jìn)行目的基因的檢測(cè)。16ppt精選4.下列有關(guān)基因表達(dá)載體的構(gòu)建的說法不正確的是()A.基因表達(dá)載體的構(gòu)建是實(shí)施基因工程的核心B.構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，可以遺傳給下一代，同時(shí)使其能夠表達(dá)和發(fā)揮作用C.啟動(dòng)子存在于基因的編碼區(qū)，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位

8、，能驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄D.標(biāo)記基因的作用是鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因17ppt精選【解析】選C?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的核心；構(gòu)建基因表達(dá)載體的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；啟動(dòng)子存在于基因的非編碼區(qū)，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄，最終翻譯出蛋白質(zhì)；載體上的標(biāo)記基因的作用是鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因。所以只有C項(xiàng)是錯(cuò)誤的。18ppt精選5.檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體DNA上是否插入了目的基因的常用方法是()A.DNA分子雜交技術(shù) B.熒光分子標(biāo)記技術(shù)C.放射性同位素標(biāo)記技術(shù)D.顯

9、微注射技術(shù)【解析】選A。檢測(cè)目的基因常采用DNA分子雜交技術(shù)，即在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等進(jìn)行標(biāo)記，以此作為探針，并使探針與基因組DNA雜交，若顯示出雜交帶，則表明目的基因已插入染色體DNA中。19ppt精選6.以下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是()A.利用PCR技術(shù)可以大量擴(kuò)增目的基因B.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞最常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法C.用同一種限制酶分別切割載體和目的基因的目的是能夠產(chǎn)生不同的黏性末端D.利用載體上標(biāo)記基因的相關(guān)特性就可檢測(cè)出目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞并成功表達(dá)20ppt精選【解析】選A。PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参?/p>

10、細(xì)胞最常用的方法；用同一種限制酶分別切割載體和目的基因的目的是能夠產(chǎn)生相同的黏性末端，便于兩者連接；利用載體上標(biāo)記基因的相關(guān)特性就可檢測(cè)出目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞，但不能確定目的基因是否得以表達(dá)。21ppt精選一、獲取目的基因及基因表達(dá)載體的構(gòu)建1.cDNA文庫(kù)與基因組文庫(kù)的主要區(qū)別：文庫(kù)類型cDNA文庫(kù)基因組文庫(kù)文庫(kù)大小小大基因中啟動(dòng)子無有基因中內(nèi)含子無有基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因物種間的基因交流可以部分基因可以22ppt精選2.獲取目的基因的方法比較：(1)過程比較?；蚪M文庫(kù)：供體生物 全部DNA DNA片段 受體菌群 目的基因cDNA文庫(kù)：供體生物 mRNA cDNA

11、受體菌群目的基因PCR技術(shù)：目的基因 單鏈DNA 雙鏈DNA 大量目的基因23ppt精選人工合成：蛋白質(zhì)的氨基酸序列目的基因 DNA核苷酸序列 mRNA核苷酸序列24ppt精選(2)四種方法的比較：方法基因文庫(kù)的構(gòu)建PCR技術(shù)擴(kuò)增人工合成基因組文庫(kù)部分基因文庫(kù)(如cDNA文庫(kù))優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單專一性可在短時(shí)間內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因?qū)Ｒ恍詮?qiáng)，可產(chǎn)生自然界中不存在的新基因缺點(diǎn)工作量大、盲目性大、專一性差操作過程較麻煩，技術(shù)要求過高需要嚴(yán)格控制溫度，技術(shù)要求高適用范圍小25ppt精選3.基因表達(dá)載體的構(gòu)建：(1)組成 位置：基因的首端功能：是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位， 驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA位置：基因的

12、尾端功能：終止轉(zhuǎn)錄目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因26ppt精選(2)構(gòu)建方法：27ppt精選【易錯(cuò)提醒】啟動(dòng)子和終止子、起始密碼子與終止密碼子的區(qū)別(1)啟動(dòng)子和終止子都在DNA上，在遺傳信息轉(zhuǎn)錄時(shí)起作用。啟動(dòng)子是啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的開始，終止子是DNA分子上決定轉(zhuǎn)錄停止的一段DNA序列，其組成單位都是脫氧核苷酸。(2)起始密碼子和終止密碼子都是mRNA上三個(gè)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。28ppt精選1.(2012浙江高考)天然的玫瑰沒有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)

13、培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是()A.提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因BB.利用限制酶從開藍(lán)色花的矮牽牛的基因文庫(kù)中獲取基因BC.利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞D.將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞29ppt精選【解題關(guān)鍵】明確獲取目的基因的方法、基因工程的工具及基因工程操作的基本步驟?！窘馕觥窟xA。由題意知：控制藍(lán)色色素合成的基因B是目的基因，提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因B，然后導(dǎo)入天然的玫瑰細(xì)胞中，經(jīng)培育該受體細(xì)胞即能獲得藍(lán)玫瑰，故選項(xiàng)A正確。限制酶用于切割目的基因而不是獲取目的基因；將目的基

14、因B與質(zhì)粒連接需用DNA連接酶，而不是DNA聚合酶；基因B需與質(zhì)粒連接形成基因表達(dá)載體再導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞，而不能將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌。30ppt精選2.(2014聊城高二檢測(cè))下列關(guān)于基因表達(dá)載體的構(gòu)建描述錯(cuò)誤的是()A.基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心B.基因表達(dá)載體的組成包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等部分C.目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因D.構(gòu)建的基因表達(dá)載體都是相同的31ppt精選【解題關(guān)鍵】解答本題需要明確以下兩點(diǎn)：(1)基因表達(dá)載體的組成；(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的、方法?！窘馕觥窟xD。基因表達(dá)載體的構(gòu)建是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的

15、核心；一個(gè)基因表達(dá)載體的組成，除目的基因外，還必須具有啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等部分；目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因；由于受體細(xì)胞不同，基因表達(dá)載體也會(huì)有差別，不可能都是相同的。32ppt精選【變式備選】下列屬于獲取目的基因的方法的是()利用mRNA反轉(zhuǎn)錄形成從基因組文庫(kù)中提取從受體細(xì)胞中提取利用PCR技術(shù)合成利用DNA轉(zhuǎn)錄形成人工合成A. B.C. D.33ppt精選【解析】選D。目的基因的獲取可以從基因文庫(kù)中提取，也可以用mRNA反轉(zhuǎn)錄形成DNA的一條鏈，然后合成DNA分子；對(duì)于一些已知一段核苷酸序列的目的基因，可用PCR技術(shù)擴(kuò)增合成；對(duì)于一些短小而無模板且已知核苷酸序列的目的基因可

16、用人工合成法。受體細(xì)胞是目的基因表達(dá)的場(chǎng)所，不能從中提取目的基因；DNA轉(zhuǎn)錄出的是RNA，不能得到目的基因。34ppt精選二、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞及檢測(cè)與鑒定1.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的常用方法：受體細(xì)胞種類植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法Ca2+處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上表達(dá)目的基因表達(dá)載體的提純?nèi)÷扬@微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2+處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞，表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子35ppt精選2.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法分析：36ppt精選(1)完成基因表達(dá)

17、載體的構(gòu)建，需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。(2)重組的基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)導(dǎo)入農(nóng)桿菌的常用方法是用Ca2+處理。(3)目的基因能夠在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定維持和表達(dá)的關(guān)鍵是目的基因插入受體細(xì)胞染色體DNA上。(4)由受體細(xì)胞形成植株需要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。37ppt精選3.目的基因檢測(cè)與鑒定的方法比較：類型步驟檢測(cè)內(nèi)容方法判斷指標(biāo)分子檢測(cè)第一步目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞DNA分子雜交技術(shù)(DNA與DNA之間)是否顯示出雜交帶第二步目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA分子雜交技術(shù)(DNA與mRNA之間)第三步目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗原抗體雜交38ppt精選類型步驟檢測(cè)內(nèi)容方法判斷指標(biāo)個(gè)體生物學(xué)水平的鑒

18、定確定是否具有抗性及抗性程度確定轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能活性是否相同抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進(jìn)行活性比較是否賦予了預(yù)期抗性或蛋白質(zhì)活性39ppt精選【易錯(cuò)提醒】關(guān)于不同分子檢測(cè)的原理、場(chǎng)所、探針的異同(1)原理：進(jìn)行轉(zhuǎn)錄水平的檢測(cè)原理與復(fù)制水平的檢測(cè)原理是相似的，只是被檢測(cè)的物質(zhì)不再是轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA，而是轉(zhuǎn)基因生物的細(xì)胞內(nèi)的mRNA；進(jìn)行翻譯水平的檢測(cè)，則是利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理。(2)場(chǎng)所：不論是復(fù)制水平、轉(zhuǎn)錄水平還是翻譯水平的檢測(cè)，都是在體外進(jìn)行的。(3)探針：在DNA分子、mRNA分子上檢測(cè)目的基因是否插入、目的基因是否轉(zhuǎn)錄時(shí)，用的探針都是放射

19、性同位素等標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段。40ppt精選1.(2013新課標(biāo)全國(guó)卷改編)閱讀如下資料：科學(xué)家將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫阎?，得到了體型巨大的“超級(jí)小鼠”；科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草?；卮鹣铝袉栴}：(1)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用法。(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是 和。(3)在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時(shí)，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用是。41ppt精選【解題關(guān)鍵】解答本題需明確目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的常用方法：(1)動(dòng)物基因工程：顯微注射法。(2)植物基因工程：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。【解析】(1)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入動(dòng)物受精卵常用的方法是顯微注射法。(2)構(gòu)建基因表達(dá)

20、載體常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。(3)在培育轉(zhuǎn)基因植物時(shí)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，因?yàn)檗r(nóng)桿菌能在自然條件下感染雙子葉植物和裸子植物。42ppt精選答案：(1)顯微注射(2)限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶(3)農(nóng)桿菌可感染植物，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中43ppt精選2.(2011海南高考改編)回答有關(guān)基因工程的問題：(1)構(gòu)建基因工程表達(dá)載體時(shí)，用不同類型的限制酶切割DNA后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生 末端。若要在限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接，則應(yīng)選擇能使二者產(chǎn)生(相同、不同)黏性末端的限制酶。44ppt精選(2)利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素時(shí)，構(gòu)建的表達(dá)載體含有人胰島素

21、基因及其啟動(dòng)子等，其中啟動(dòng)子的作用是 。在用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí)，常用處理大腸桿菌，以利于表達(dá)載體進(jìn)入；為了檢測(cè)胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，可用標(biāo)記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交，該雜交技術(shù)稱為。為了檢測(cè)胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是否翻譯成，常用抗原抗體雜交技術(shù)。45ppt精選【解題關(guān)鍵】本題考查基因工程的基本工具和操作過程，解答本題時(shí)應(yīng)明確以下兩點(diǎn)：(1)明確基因工程的基本工具中限制酶和DNA連接酶的作用特點(diǎn)，理解載體的結(jié)構(gòu)組成和各組分的作用。(2)理解基因工程的操作過程，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后還需要進(jìn)一步檢測(cè)和鑒定目的基因是否成功表達(dá)。46ppt精選【解析】(1)限制酶切割產(chǎn)生兩種末端：黏性末端和平末端。若用DNA連接酶連接兩