湖北省浠水县洗马高级中学高中生物《1.2 基因工程的基本操作程序》导学案 新人教版选修3.doc

专题一 基因工程 1.2基因工程的基本操作程序【学习目标】1理解基因工程的原理 2简述基因工程基本步骤的几个步骤【学习重点】基因工程的基本操作步骤【基础回扣】1、 转录：场所：_模板：_原料：_ 酶： 原则： 结果：_2、 翻译：场所：_模板：_原料：_ 酶： 原则： 结果：_氨基酸有_种，决定氨基酸的密码子共有_种， 一种trna只能携带_种氨基酸,一种氨基酸可以由_种trna携带。mrna uuagauacu 这mrna上有密码子_个，与其相应的反密码子为_。3、dna复制： 场所：_模板：_原料：_ 酶： 原则： 结果：_4、 默写出中心法则： 【预习导学】一、目的基因的获取1、目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的 。2、获取目的基因的方法 （1）从基因文库中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_，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。基因组文库：含有一种生物的_基因 种类cdna文库：含有一种生物的_基因（cdna是反转录获得的双链dna）目的基因的获取根据基因的有关信息：基因的_序列、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pcr技术扩增目的基因。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：第一步：加热至9095 dna解链为 ；第二步：冷却到5560， 与两条单链dna结合；第三步：加热至7075，热稳定dna聚合酶从引物起始进行 的合成。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，核苷酸序列已知，可以人工合成。二、 基因表达载体的构建1、表达载体的组成：目的基因+_ +_ +标记基因等。2启动子：位于基因的_，它是rna聚合酶_和结合的部位，驱动基因转录产生mrna。3、终止子：位于基因的尾瑞，终止_ 。4、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。5、标记基因：_受体细胞是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞 出来。6、不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建上也会有所差别。构建方法：同种限制酶分别切割 和 ，再用 把两者连接。3、 将目的基因导入受体细胞：（一）转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和_的过程。（二）方法1、将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法农杆菌特点：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ti质粒的_农杆菌导入植物细胞目的基因整合到植物细胞染色体上目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。（2）基因枪法基因枪法：是_植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。（3）花粉管通道法花粉管通道法：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_就是用此获得的）2、将目的基因导入动物细胞（1）方法：_注射技术。（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雌性动物的_内发育新性状动物。3、将目的基因导人微生物细胞：ca2处理法。首先将细胞用 处理，成为 。接下来将重组表达载体dna分子与受体细胞在 中混合，促进感受态细胞 完成转化过程。（三）受体细胞：1、植物细胞作受体细胞时，可以选用体细胞和 细胞，当选择体细胞作受体细胞时，可以通过 方式实现细胞的全能性。2、动物细胞作受体细胞时，只能选择 细胞。3、微生物作受体细胞，是利用原核生物的 特点。四、 首先要检测转基因生物的染色体dna上是否插入了目的基因，方法是采用 技术。其次还要检测目的基因是否转录出 ，方法是采用rna分子杂交技术。最后检测目的基因是否翻译成 ，方法是采用 杂交技术。上述三步检测为分子水平的检测，还可以进行个体生物学水平的鉴定，如抗虫或抗病的鉴定等。基因工程的意义：能够打破生物种属的界限，即 ，在分子水平上 改变生物的遗传特性。【经典例题】例1下列有关基因工程技术的正确叙述是（ ）a重组dna技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体b所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列c选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快d只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达例2应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到探测疾病的目的。基因探针是指a用于检测疾病的医疗器械 b用放射性同位素或荧光分子等标记的dna分子c合成球蛋白的dna d合成苯丙羟化酶dna片段【基础试题训练】1、构建基因组dna文库时，首先需分离细胞的（ ） a、染色体dna b、线粒体dna c、总mrna d、trna2在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是460个）放入dna扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是( ) a.540个 b.8100个 c.17280个d.7560个2在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（ ） a.结构简单，操作方便 b.遗传物质含量少 c. 繁殖速度快 d.性状稳定，变异少3因工程的操作步骤：使目的基因与运载体相结合，将目的基因导入受体细胞，检测目的基因的表达是否符合特定性状要求，提取目的基因，正确的操作顺序是（）a b. c d4工程是在dna分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （）a人工合成基因 b目的基因与运载体结合c将目的基因导入受体细胞 d目的基因的检测和表达5就分子结构而论，质粒是（ ）a、环状双链dna分子 b、环状单链dna分于 c、环状单链rna分子 d、线状双链dna分子6聚合酶链反应可表示为（ ）a、pec b、per c、pdr d、pcr7在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是（ ）a、化学合成法 b、基因组文库法 c、cdna文库法 d、聚合酶链反应8有关基因工程的叙述正确的是 （ ）a.限制性内切酶只在获得目的基因时才用b.重组质粒的形成在细胞内完成c.质粒都可作运载体 d.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料9不属于目的基因与运载体结合过程的是 （ ） a用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端 b用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端c. 将重组dna导入受体细胞中进行扩增 d将切下的目的基因插入到质粒切口处10 科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述错误的是a采用反转录的方法得到的目的基因 b基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 c马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 d用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的dna，可产生黏性末端而形成重组dna分子11基因工程常用的受体细胞有（ ） 大肠杆菌 枯草杆菌 支原体 动植物细胞 ab cd12用dna探针检测饮用水中病毒的具体方法是 a与被检测病毒的dna碱基序列进行比较 b与被检测病毒的dna碱基序列进行组合 c与被检测病毒的dna碱基序列进行杂交 da、b、c三种方法均可131976年，美国的h.boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌( ) a能进行dna复制 b.能传递给细菌后代 c. 能合成生长抑制素释放因子 d.能合成人的生长素14在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于 （ ） a目的基因的提取和导入 b目的基因的导入和检测 c目的基因与运载体结合和导入 d目的基因的提取和与运载体结合15、（05广东）以下有关基因工程的叙述，正确的是（ ） a. 基因工程是细胞水平上的生物工程 b基因工程的产物对人类全部是有益的 c基因工程产生的变异属于人工诱变 d基因工程育种的优点之一是目的性强16、在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素，凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂贵，而且产量低，临床供应明显不足。自70年代遗传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，使之与质粒形成重组dna，并以重组dna引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品，请分析回答：（1）在基因工程中，质粒是一种最常用的 ，它广泛地存在于细菌细胞中，是一种很小的环状 分子。（2）在用目的基因与质粒形成重组dna过程中，一般要用到的工具酶是 和 。（3）将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激素在细菌体内的合成包括 和 两个阶段。（4）在将质粒导入细菌时，一般要用 处理细菌，以增大 。【疑难解析】1、 核心操作基因表达载体构建的注意事项 载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分dna片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构 用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又用到dna连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键 启动子、终止子对于目的基因表达必不可少 目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。2、 dna复制与pcr技术的比较pcr技术dna复制相同点原则碱基互不配对原料四种脱氧核苷酸条件模板、能量、酶不同点解旋方式dna在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制细胞核内酶热稳定dna聚合酶细胞核内的dna聚合酶结果大量的dna片段整个dna分子3、目的基因检测，利用dna分子杂交技术，提取受体细胞中的dna，然后高温解成单链，再与同位素标记的dna探针杂交看是否有杂交带；mrna检测，利用rna分子杂交技术，目的基因dna一条链（作探针）与受体细胞中提取的mrna杂交看是否有杂交带；抗原抗体杂交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出而来的。 【巩固训练】：1、获得目的基因的方法有（ ） a构建基因文库从基因文库中获取 b人工合成 cpcr技术大量获得 d利用农杆菌转化法获得2、在基因工程中，把选出的目的基因（共100个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸是46个）放入dna扩增仪中扩增2代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是( ) a.54个 b.162个 c.378个 d.756个3、.哪项不是基因表达载体的组成部分( ) a.启动子 b.终止密码 c.标记基因 d.目的基因4、在基因诊断技术中，所用的探针dna分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是（ ） a为形成杂交的dna分子提供能量 b引起探针dna产生不定向的基因突变 c作为探针dna的示踪元素 d增加探针dna的分子量5、下列关于基因工程的叙述，正确的是（ ） a基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因 b细菌质粒是基因工程常用的运载体 c通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的dna，用另一种处理运载体dna d为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受6、豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(cpti基因)。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不理想，主要原因是cpti蛋白质的积累量不足。经过在体外对cpti基因进行了修饰后，cpti蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如下图所示请根据以上材料，回答下列问题：(1) cpti基因是该基因工程中的 基因，“信号肽，序列及“内质网滞留信号”序列的基本组成单位是 。在过程中，首先要用 酶切开，暴露出 ，再用 酶连接。过程称为 。(2)在该基因工程中，供体细胞是 ，受体细胞是 。(3)检测修饰后的cpti基因是否表达的最好方法是 。(4)与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是 和 。(5)当前，转基因大豆、转基因棉花等已经进入了我们的生活。请你谈谈转基因农作物可能带来的利与弊。（各一条）利： 。 弊： 。 基础试题训练答案例1c 例2b1、a 2、b 3、c 4、c 5、a 6、d 7、d 8、d 9、c 10、d11、【解析】 基因工程常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞。答案：d12、【解析】 用dna探针检测饮水中病毒的具体方法是使用一个特定的dna片段制成探针，与被检测的病毒dna杂交，从而检测出饮用水中病毒来。答案：c13、c 14、 15、16、