《基因工程概述》導(dǎo)學(xué)案

1/9第一節(jié)基因工程概述學(xué)習(xí)目標1、說出基因工程的概念2、簡述基因工程的誕生歷程3、說出DNA重組技術(shù)所需的三種基因工具的作用4、簡述基因工程基本操作程序的四個步驟一、基因工程的誕生和發(fā)展：基因工程的誕生和發(fā)展經(jīng)歷了三個時期：1973—1976年為______，1977—1981年為，1982年以后為。1973年，美國科學(xué)家等將兩種不同來源的DNA分子進行體外重組，并首次實現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達，創(chuàng)立了的新技術(shù)——基因工程。二、基因工程的概念：是指在通過等方法，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入并使重組基因在受體細胞中表達，產(chǎn)生人類所需的的技術(shù)。因此，基因工程又稱為。（1）操作環(huán)境：；（2）操作對象：；（3）操作水平：；（4）基本過程：剪切→拼接→導(dǎo)入→表達；（5）結(jié)果：人類需要的基因產(chǎn)物。三、基因工程的工具及作用（一）限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）——“”1、來源：主要是從生物中分離純化出來的。2、作用：能夠識別雙鏈DNA分子的，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的斷開。3、特點：具有專一性，表現(xiàn)在兩個方面：①識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列。②切割特定序列中的特定位點。4、結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：末端和末端。例1、下列有關(guān)基因工程中限制內(nèi)切酶的描述，錯誤的是（）A.一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列；B.限制性內(nèi)切酶的活性受溫度的影響；C.限制性內(nèi)切酶能別和切割RNA；D.限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提取。思考：限制性核酸內(nèi)切酶的本質(zhì)是什么？限制酶與解旋酶有什么區(qū)別？（它的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，它也具有高效性、專一性、溫和性等酶的基本特點。限制酶主要作用于兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，而解旋酶主要作用于堿基對之間的氫鍵）（二）DNA連接酶——“”1、分類：根據(jù)酶的來源不同，可分為E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩類2、作用：恢復(fù)被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的?！鹃喿x】▲兩種DNA連接酶（E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶）的比較：（1）相同點：都縫合磷酸二酯鍵（2）區(qū)別：E.coIiDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能使黏性末端之間連接；T4DNA連接酶來源于T4噬菌體，能縫合兩種末端，但連接平末端之間的效率較低?！鳧NA連接酶與DNA聚合酶作用的比較DNA連接酶DNA聚合酶不同點連接的DNA雙鏈單鏈模板不要模板要模板連接的對象2個DNA片段單個脫氧核苷酸加到已存在的單鏈DNA片段上相同點作用實質(zhì)形成磷酸二酯鍵化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)（三）載體——“”1、載體的作用：。2、載體必須具備三個條件：（1）能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。（2）具有一至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段插入。（3）具有某些標記基因，以便進行篩選。3、載體的種類：質(zhì)粒、和等。最早應(yīng)用最常應(yīng)用的載體是質(zhì)粒，它是細菌細胞中的一種很小的。四、基因工程的基本過程（一）獲得目的基因（目的基因的獲?。?、獲取方法主要有三種：（1）從自然界中已有的物種中分離出來，如可從基因文庫中獲取。（2）用人工的方法合成。（3）利用擴增目的基因。（1）PCR的含義：是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。（2）目的：獲取大量的目的基因（3）原理：DNA雙鏈復(fù)制（4）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。（5）特點：指數(shù)形式擴增★獲得原核細胞的目的基因可采取直接分離，獲取真核細胞的目的基因一般是人工合成?！锶斯ず铣赡康幕虻某Ｓ梅椒ㄓ蟹崔D(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。（二）制備重組DNA分子（基因表達載體的構(gòu)建）1、重組DNA分子的組成：除了目的基因外，還必須有標記基因。（標記基因的作用：鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來）2、方法：用分別切割載體和目的基因，再用把兩者連接。（三）轉(zhuǎn)化受體細胞（將導(dǎo)入受體細胞）1、轉(zhuǎn)化的概念：。2、常用的轉(zhuǎn)化方法：（1）將目的基因?qū)胫参锛毎翰捎米疃嗟姆椒ㄊ寝r(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)（農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法），其次還有基因槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)（基因槍法）和花粉管通道技術(shù)（花粉管通道法）。（2）將目的基因?qū)雱游锛毎鹤畛Ｓ玫姆椒ㄊ秋@微注射技術(shù)。此方法的受體細胞多是受精卵。（3）將目的基因?qū)胛⑸锛毎篊a2＋處理法。篩選出獲得目的基因的受體細胞、培養(yǎng)受體細胞并誘導(dǎo)目的基因的表達（目的基因的檢測與鑒定）1、分子水平的檢測：（1）首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用__________。（2）其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采用。（3）最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用。2、個體生物學(xué)水平的鑒定：有時還需進行個體生物學(xué)水平的鑒定，如抗蟲或抗病的鑒定等。五、基因工程的意義：能夠打破生物種屬的界限（即克服的障礙），在分子水平上生物的遺傳特性。六、基礎(chǔ)檢測：1.下列關(guān)于基因工程的敘述中錯誤的是（）A.基因工程的出現(xiàn)使人類有可能按照自己的意愿定向改造生物，培育新品種B.基因工程技術(shù)是唯一能沖破遠源雜交不親和障礙，培育生物新類型的方法C.基因工程的基本工具是：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和基因的運載體D.基因工程的研究成果，目前大多需要通過發(fā)酵工程和酶工程來實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化2.基因工程技術(shù)也稱為DNA重組技術(shù)，其實施必須具備四個必要的條件是（）A.目的基因、限制性內(nèi)切酶、運載體、體細胞B.重組DNA、RNA聚合酶、內(nèi)切酶、連接酶C.模板DNA、信使RNA、質(zhì)粒、受體細胞D.工具酶、目的基因、運載體、受體細胞3.兩個核酸片段在適宜條件下，經(jīng)X酶的作用，發(fā)生了如下變化，則X酶是（）A.DNA連接酶B.EcoRI酶C.DNA聚合酶D.限制酶4.下列關(guān)于基因工程的說法正確的是（）①基因工程的設(shè)計和施工都是在分子水平上進行的②目前基因工程中所有的目的基因都是從供體細胞直接分離得到的③基因工程能使科學(xué)家打破物種界限，定向地改造生物性狀④只要檢測出受體細胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功地進行表達A.①②B.①③C.②④D.③④5.限制性內(nèi)切酶的作用實際上就是把DNA上某些化學(xué)鍵打斷，一種能對GAATTC專一識別的限制酶，打斷的化學(xué)鍵是（）A.G與A之間的鍵B.G與C之間的鍵C.T與A之間的鍵D.磷酸與脫氧核糖之間的鍵6.將單個脫氧核苷酸連接到脫氧核苷酸鏈上的酶是（）A.DNA連接酶B.DNA酶C.DNA解旋酶D.DNA聚合酶7.用于判斷目的基因是否轉(zhuǎn)移成功的方法中，不屬于分子檢測的是（）A.通過害蟲吃棉葉看其是否死亡B.目的基因片斷與DNA探針能否形成雜交帶C.目的基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA與DNA探針能否形成雜交帶D.目的基因表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)能否與抗體形成雜交帶8.（多選）基因工程的運載體必須具備的條件是（）A.能在受體細胞內(nèi)復(fù)制并保存；B.具有多個限制酶切點；C.有特殊的遺傳標記基因；D.環(huán)狀的DNA分子。9.（多選）下列哪些可作為基因工程技術(shù)中常用的基因運載工具（）A.大腸桿菌B.質(zhì)粒C.動物病毒D.線粒體10.在基因工程中，科學(xué)家所用的“剪刀”、“針線”和“載體”分別是指（）A.大腸桿菌病毒、質(zhì)粒、DNA連接酶B.噬菌體、質(zhì)粒、DNA連接酶C.DNA限制酶、RNA連接酶、質(zhì)粒D.DNA限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒11.鐮刀型細胞貧血癥的病因是血紅蛋白基因的堿基序列發(fā)生了改變。檢測這種堿基序列改變必須使用的酶是（）A.解旋酶B.DNA連接酶C.限制性內(nèi)切酶D.RNA聚合酶12.已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如圖中箭頭所指。如果在該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)有多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段種類數(shù)是（）A.3 B.4 C.9 D.1213.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)移目的基因進入受體細胞后，目的基因插入的位置是（）A.Ti質(zhì)粒上B.受體細胞染色體DNA上C.T-DNAD.農(nóng)桿菌的擬核14.下圖是將人的生長激素基因?qū)爰毦鶥細胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖。已知細菌B細胞內(nèi)含質(zhì)粒A，但不含質(zhì)粒A上的基因。判斷下列說法正確的是（）A.將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細菌B常用的方法是顯微注射法或基因槍法B.將完成導(dǎo)入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的只是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細菌C.將完成導(dǎo)入過程后的細菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細菌D.目的基因成功表達的標志是受體細胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長15.利用外源基因在受體細胞中表達，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列各項中能說明目的基因完成了在受體細胞中表達的是（）A.棉花二倍體細胞中檢測到細菌的抗蟲基因B.大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNAC.山羊乳腺細胞中檢測到人生長激素DNA序列D.酵母菌細胞中提取到人干擾素蛋白16.基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的是（）A.人工合成目的基因B.目的基因與運載體結(jié)合C.將目的基因?qū)胧荏w細胞D.目的基因的檢測和表達17.（多選）下列關(guān)于限制性核酸內(nèi)切酶的敘述中，正確的是（）A.它能在特殊位點切割DNA分子B.同一種酶切割不同DNA產(chǎn)生的黏性末端能夠很好地進行堿基配對C.它能任意切割DNA，從而產(chǎn)生大量DNA片段D.每一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別特定的核苷酸序列18.（多選）獲得目的基因的方法有（）A.構(gòu)建基因文庫，從基因文庫中獲取B.利用人工合成法C.利用PCR技術(shù)大量獲得D.利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得19.（多選）在將一段DNA片段插入到一個大腸桿菌質(zhì)粒上時，需要下列的物質(zhì)有（）A.DNA連接酶B.限制性核酸內(nèi)切酶C.DNA解旋酶D.噬菌體20.為擴大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。（1）獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的______處，DNA連接酶作用于處。（填“a”或“b”）（2）將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和法。（3）由導(dǎo)入目的基因的水稻細胞培養(yǎng)成植株需要利用技術(shù)。該技術(shù)的核心是和。（4）為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放