人教版选修三1.2基因工程的基本操作程序（选）学案无答案

选修三 专题1第2节 基因工程的基本操作程序【学习要求】1简述基因工程基本操作程序，以及各步骤的一般方法、原理2尝试设计某一转基因生物的研制过程【学习重点】基因工程基本操作程序的四个步骤【学习难点】 1从基因文库中获取目的基因 2利用PCR技术扩增目的基因学习活动一 简述获取目的基因的常用方法与扩增手段知识补充：原核细胞基因与真核细胞基因的结构：真核细胞基因结构与原核细胞基因结构的不同点是_【自主学习】阅读教材P8-10页，思考下列问题：1基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤： 、 2目的基因：主要是指 基因，如 的基因、 的基因、也可以是一些 。3获取目的基因的方法（1）从 获取目的基因基因文库：将含有某种生物不同基因的许多，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。 ：含有一种生物的所有的基因种类 ：含有一种生物的一部分基因，如 目的基因的获取根据基因的有关信息：基因的 序列、基因的功能、基因在上的位置、基因的 产物mRNA、基因的 产物蛋白质等特性获取目的基因。（2）利用 扩增目的基因PCR：是一项在生物体外 特定DNA片段的核酸合成技术。条件：已知目的基因的 序列。过程：a、DNA变性（90-95）：双链DNA模板在热作用下，_ _ _断裂，形成_ _；b、 退火（复性55-65）：系统温度降低， 与DNA模板结合，形成局部_； c、延伸（70-75）：在 的作用下进行延伸形成DNA。 方式：指数扩增=2n（n为扩增循环的次数）（3）人工合成法：基因较小，脱氧核苷酸序列已知，可以人工合成。【合作探究】1为什么要构建基因文库？直接从含目的基因的生物体内提取不行吗？2cDNA文库为什么不能包括全部基因？cDNA文库中的基因为什么没有内含子？3基因组文库中为什么只有部分基因可以进行物种间的基因交流？4PCR技术与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原理DNA双链复制(遵循 原则)原料条件模板、能量、酶等不同点解旋方式引物酶场所结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子【正误判断】1获取目的基因一定要用限制酶2获取目的基因步骤中遵循碱基互补配对原则3变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现4PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高【典例训练】例1下列获取目的基因的方法中需要模板链的是 从基因文库中获取目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 反转录法 通过DNA合成仪利用化学方法人工合成A B C D例2下列属于PCR技术的条件的是 单链的脱氧核苷酸序列引物 目的基因所在的DNA片段 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 DNA连接酶 DNA聚合酶 限制酶 A B C D学习活动二 弄清基因表达载体构建的基本要求【自主学习】阅读教材P11页，思考下列问题：1基因工程的核心是 。2表达载体的组成：目的基因+标记基因 等。（1）启动子：位于基因的，它是 识别和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA，其本质是 。（2）终止子：位于基因的，终止，其本质是 。（3）标记基因：受体细胞是否含有目的基因。3表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因 和发挥作用。【合作探究】1构建基因表达载体需要哪些工具？2作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？3两种不同生物的DNA能拼接的遗传学理论基础是什么？4用同种限制性核酸内切酶处理含目的基因和运载体后，用DNA连接酶连接形成的产物有几种？5启动子、终止子、密码子在化学本质和功能上有何区别？【正误判断】1启动子就是起始密码子，终止子就是终止密码子2通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA3载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达4设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列5外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制【典例训练】例1下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是Aa通常存在于细菌体内，目前尚未发现真核生物体内有类似的结构Bb识别特定的核苷酸序列，并将A与T之间的氢键切开Cc连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对D若要获得真核生物的d，则一般采用人工合成方法例2如图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst 、Sma 、EcoR、Apa为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是A图示过程是基因工程的核心步骤B表达载体构建时需要用到限制酶 SmaC抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来D除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构学习活动三 简述将目的基因导入受体细胞的一般方法【自主学习】阅读教材P11-13页，思考下列问题：（一）转化：目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和的过程。（二）常用的转化方法1将目的基因导入植物细胞（1） 法农杆菌特点：易感染植物和裸子植物，对_植物没有感染力；Ti质粒的可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。转化：目的基因插入农杆菌导入植物细胞目的基因整合到植物细胞染色体DNA上目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。（2） 法是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。（3） 法：这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。（我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）2将目的基因导入动物细胞（1）方法： 技术。（2）操作程序：目的基因表达载体取卵（受精卵） 显微注射注射了目的基因的受精卵移植到_ _性动物的_ _内发育新性状动物。3将目的基因导入微生物细胞（1）原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质较少等。（2）方法： 处理细胞细胞表达载体与感受态细胞混合 _细胞吸收DNA分子。【合作探究】1将目的基因导入受体细胞过程中遵循碱基互补配对原则吗？2若受体细胞是植物细胞可以是什么细胞？为什么？若是动物呢？3农杆菌不能将目的基因导入单子叶植物的原因是什么？若想将一个抗病基因导入单子叶植物（如小麦），从理论上说，你认为应该怎么做？【正误判断】1目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物2一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞3显微注射技术是最为有效的一种将目的基因导入植物细胞的方法4人体细胞是基因工程中常用的受体细胞【典例训练】例1天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是A提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经反转录获得互补的DNA，再扩增基因BB利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞例2采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是 将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵 A B C D学习活动四 弄清目的基因检测与鉴定的常用方法与原理【自主学习】阅读教材P13-14页，填写下表：类型检测内容方法结果显示分子水平检测源第一步目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上m杂交带第二步目的基因是否转录出mRNA杂交带第三步目的基因是否翻译出蛋白质杂交带个体水平检测【合作探究】1利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？为什么？2目的基因的检测与鉴定步骤中分子水平鉴定的原理是什么？是否可以利用标记基因检测目的基因是否导入？3假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的-珠蛋白，应如何设计？【正误判断】1重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接2限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。3目的基因只要导入受体细胞即能表达。4目的基因的检测与鉴定只需在分子水平进行即可。5不同生物间的基因能彼此拼接并表达，是因为它们有相同的双螺旋结构，都遵循碱基互补配对原则。【典例训练】例1运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有 A抗虫基因 B抗虫基因产物 C新的细胞核 D相应性状【课堂巩固】1在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C将重组DNA分子导入烟草原生质体D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞2下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是A过程获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C过程构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达3水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中AspGlySer构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，在转基因技术中，这种蛋白质的作用是 A促使目的基因导入宿主细胞中 B促使目的基因在宿主细胞中复制C使目的基因容易被检测出来 D使目的基因容易成功表达4下列有关基因工程的叙述，错误的是A基因工程可以克服不同物种之间的生殖隔离，实现生物的定向变异B在同一DNA分子中，限制酶的识别序列越长，酶切点出现的概率越大C基因载体上有一个或多个限制酶的切割位点，供外源DNA插入D以大肠杆菌为受体细胞时，先要用Ca2+处理细胞以使其处于感受态5科学家利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高。在培育转基因番茄的过程中，下列操作不合理的是A可用PCR技术或逆转录法获得抗冻蛋白基因B将抗冻蛋白基因与相应载体连接构建基因表达载体C利用农杆菌转化法将基因表达载体导入番茄体细胞D在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄细胞6（多选）利用基因工程生产蛋白质药物的方法之一是将人的基因转入动物体内，再饲养这些转基因动物，从动物乳汁或尿液中提取药物。这一过程涉及 ADNA按照碱基互补配对原则自我复制 BDNA以其一条链为模板合成RNACRNA以自身为模板自我复制 D按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质7（多选）在基因工程技术中，下列方法与目的基因获得有关的是A辐射诱变法 B从基因文库中获取 C反转录法 D人工合成法8（多选）以下甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中正确的是 A甲方法可建立该细菌的基因组文库 B乙方法可建立该细菌的cDNA文库C甲方法要以脱氧核苷酸为原料 D乙方法需要逆转录酶参与9（多选）如图表示利用农杆菌转化法获得某转基因植物的部分操作步骤。以下说法正确的是A利用含有四环素的培养基可将含的细菌筛选出来B是农杆菌，通过步骤将目的基因导入植株细胞C可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质D过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与10（多选）利用PCR技术将某小段DNA分子扩增n代，需A测定DNA分子两端的核苷酸序列，以便设计引物对KB2n1对引物参与子代DNA分子的合成 C向反应体系中加入解旋酶、DNA聚合酶等D保持反应体系温度恒定，确保扩增的正常进行11科研人员通过基因工程实现了-甘露聚糖酶基因在猪肠道野生酵母菌中的表达，使原来不能被猪利用的粗纤维在猪肠道内被分解成可直接吸收的单糖。下图为构建工程菌的部分过程，其中介导序列能引导载体整合到酵母菌的染色体DNA上。请回答：（1）过程中需要的工具酶是 ，过程中需要的工具酶是 。（2）同尾酶是指切割DNA分子后能产生相同黏性末端的限制酶，图中4种限制