山东省新泰市第二中学高中生物 1.2 基因工程的基本操作程序（1）教学案 新人教版选修3.doc

山东省新泰市第二中学高中生物 1.2 基因工程的基本操作程序（1）教学案 新人教版选修3【学习目标】 1掌握基因工程基本操作程序的四个步骤 2掌握目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因的导入与检测等常用的方法及其基本原理【学习重点】重点：基因工程基本操作程序的四个步骤难点：（1）从基因文库中获取目的基因 （2）利用pcr技术扩增目的基因课前预习案一、目的基因的获取1、概念：目的基因主要是指编码蛋白质的。也可以是一些具有调控作用的因子。2、来源：（1）可以从自然界中已有中直接分离出来。（2）从中获取目的基因。3、基因文库：（1）概念：将含有某种生物不同基因的许多片段导入受体菌的群体中今夏，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。（2）种类：基因组文库含有一种生物的。 cdna文库含有一种生物的 。4、获取目的基因的方法：根据基因的有关信息，如基因的序列，基因功能、基因在上的位置、基因的转录产物，以及基因的翻译产物等特性来获取目的基因。（1）利用pcr技术扩增目的基因：pcr技术是一项在生物体外复制片段的核酸合成技术。条件：提供已知 的核苷酸序列，根据这段序列合成。过程：目的基因dna 变性形成dna单链，与结合，然后在的作用下延伸形成dna。方式：扩增，即2n(n为扩增循环次数)。（2）人工合成方法：当基因较小，核苷酸序列已知时，可以用人工方法合成（例如，通过直接合成）。二、基因表达载体的构建1、表达载体的组成表达载体：目的基因、标记基因。启动子：它是一段有，位于基因的首端，它是的识别和结合部位，起动转录mrna。终止子：位于基因的尾端，终止过程。标记基因：用于受体细胞是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。2、表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中存在，并且给下一代，同时使能够表达和发挥作用。三、将目的基因导入受体细胞1、将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法：转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为。农杆菌特点：在自然条件下能感染植物和植物，对植物没有感染力；ti质粒的可以转移至受体细胞，并整合到受体细胞的上。（2）基因枪法又叫。（3）花粉管通道法：利用花粉管通道使目的基因进入，然后进入。2、将目的基因导入动物细胞（1）方法：。（2）操作程序：目的基因的提纯取卵（受精卵）移植子宫内发育新性状动物。3、将目的基因导入微生物细胞（1）原核生物的特点：，。（2）常用的受体细胞：。（3）转化：处理细胞细胞表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收分子，完成转化。四、目的基因的检测与测定1、检测：（1）方法：。（2）原理：碱基互补配对。（3）内容：检测转基因生物的染色体dna上的，原理是技术。检测目的基因是否转录出，原理是技术。检测目的基因是否翻译成蛋白质，原理是。2、鉴定：个体生物学水平鉴定，如抗虫、抗病鉴定等。课内探究案一、基因工程的基本操作程序简述目的基因的 ； 的构建；将目的基因 ；目的基因的 。 【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2、 基因工程的基本操作程序（一）目的基因的获取1目的基因：主要是指 的基因，也可以是一些具有 作用的因子。2目的基因的获取目的基因可以从 中分离出来，也可以用 合成。常用的方法有以下几种：（1）从基因文库中获取目的基因基因组文库和部分基因文库（如cdna文库） 基因组文库 cdna文库文库类型cdna文库基因组文库文库大小基因多少物种间的基因交流从基因文库中得到目的基因，可以根据一些信息，如根据基因的 、基因的 、基因在染色体上的 、基因的 ，以及基因的 等特性。（2）利用pcr技术扩增目的基因pcr是_技术，是 的缩写。原理：_。，前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_。条件：dna模板、 。扩增过程：a变性（ ）：目的基因dna受热变性后接连为单链b退火（ ）： 与单链相应互补序列结合c延伸（ ）：在 的作用下进行延伸taq酶的特点是 。pcr技术与dna复制的比较：pcr技术dna复制相同点原理原料条件不同点解旋方式场所酶结果（3）化学法直接合成 适用于基因比较 ，核苷酸序列又 。 思考：你能推测出由mrna反转录 形成cdna的过程大致分为哪些步骤么？（二） 基因工程的核心1基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中能 ，并且可以 ，同时，使目的基因能够 。2基因表达载体= + + + （1）启动子：是一段有特殊结构的 ，位于基因的 ，它是 识别和结合的部位，有了它才能驱动基因 ，最终获得所需要的蛋白质。（2）终止子：也是一段有特殊结构的 ，位于基因的 ，相当于一盏红色信号灯，使 在所需要的地方停止下来。（3）标记基因：作用是为了 ，从而将含有目的基因的细胞 出来，如 基因。3构建基因表达载体的过程：用 （同、不同）种限制酶去切目的基因与运载体，再用 使其连接,形成重组dna分子。【例3】 科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子（抗虫基因首端），导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子（抗虫基因末端），导入棉花受精卵，结果长成的植株有了抗虫能力。由以上过程推知，作为目的基因的运载体应具备的结构是（）a.目的基因、启动子 b.目的基因、终止子c.目的基因、启动子、终止子 d.目的基因、启动子、终止子、标记基因（三）将目的基因导入受体细胞将目的基因 受体细胞，并且在受体细胞内 和 的过程，称为转化。（1）将目的基因导入植物细胞 法 法 法（2）将目的基因导入动物细胞 技术是将目的基因导入受体细胞的最有效方法。（3）将目的基因导入微生物细胞原核生物作为基因工程受体细胞的优点： 。大肠杆菌细胞最常用的方法：a用 处理细胞，使细胞处于一种 的生理状态，这种细胞称为 细胞；b将 分子溶于缓冲液与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收dna分子。（四）目的基因的检测与鉴定（1）检测转基因生物的 上是否插入了目的基因检测方法： 技术，即将转基因生物的基因组dna提取出来，在含有目的基因的dna片段上用放射性同位素等作标记，以此作为 ，使探针与基因组dna杂交，如果出现 ，就表明目的基因已插入染色体dna中。（2）检测目的基因是否 检测方法： 技术（3）检测目的基因是否 检测方法： ，从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行检测，若有 出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。（4） 进行 水平的鉴定。如做 的接种实验 【例5】 目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是（）检测受体细胞是否有目的基因检测受体细胞是否有致病基因检测目的基因是否转录mrna检测目的基因是否翻译蛋白质a.b.c.d.课后拓展案1下列正确表示基因操作“四部曲”的是 （ ）a提取目的基因目的基因导入受体细胞基因表达载体的构建目的基因的检测和鉴定b目的基因的检测和鉴定提取目的基因基因表达载体的构建目的基因导入受体细胞c提取目的基因基因表达载体的构建目的基因导入受体细胞目的基因的检测和鉴定d基因表达载体的构建提取目的基因目的基因导入受体细胞目的基因的检测和鉴定2下列不属于获得目的基因的方法的是 （ ）a利用dna连接酶复制目的基因 b利用dna聚合酶复制目的基因c从基因文库中获取目的基因 d利用pcr技术扩增目的基因3 pcr技术扩增dna，需要的条件是 （ ）目的基因 atp 四种脱氧核苷酸 dna聚合酶等 mrna 核糖体a b c d4根据mrna的信息推出获取目的基因的方法是 （ ） a用dna探针测出目的基因 b用mrna探针测出目的基因c用mrna反转录形成目的基因 d用pcr技术扩增mrna5在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是（ ） a用mrna为模板逆转录合成dna b以4种脱氧核苷酸为原料人工合成c由蛋白质的氨基酸序列推测mrna d将供体dna片段转入受体细胞中，再进一步筛选6下列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将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处d将重组dna导入受体细胞中进行扩增7下列哪项不是基因表达载体的组成成分 （ ）a启动子 b终止密码子 c标记基因 d复制原点8. 在基因表达载体的构建中，所需要的酶是 （ ）限制酶 dna连接酶 解旋酶 dna聚合酶a b c d9植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作适当修饰，使目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害，这种对目的基因所作的修饰发生在（ ）a终止子 b引物 c标记基因 d启动子10下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法 （ ）a基因枪法 b显微注射法 c农杆菌转化法 d花粉管通道法11在基因工程操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是 （ ）a人工合成目的基因 b目的基因与载体结合c将目的基因导入受体细胞 d目的基因的检测与鉴定12将目的基因导入微生物细胞之前，要用ca2+处理细胞，处理过的细胞叫（ ）a感受态细胞 b敏感性细胞 c吸收性细胞 d接受细胞13农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞，目的基因的最终位置是 （ ） ati质粒上 b受体细胞染色体上 c裸露细胞核中 d存在细胞质中14目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是 （ ）检测受体细胞是否有目的基因 检测受体细胞是否有致病基因 检测目的基因是否转录mrna 检测目的基因是否翻译蛋白质 a b c d15要检测目的基因是否成功地插入了受体dna中，需要用基因探针，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dnad合成苯丙羟化酶的dna片段16用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是（ ） a常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒bdna连接酶和rna聚合酶是构建重组质粒必须的工具酶c可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒d导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达17资料显示，近十年来，pcr技术（dna聚合酶链式反应技术）成为分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用dna半保留复制的特性，在试管中进行dna的人工复制（如下图），在很短的时间内，将dna扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请据图回答：（1）加热至94的目的是使dna样品中的_键断裂，该过程在生物体细胞内是通过_酶的作用完成的。分析可知新合成dna分子中a=t，c=g，这说明dna分子的合成遵循_。（2）与细胞内dna复制相比，pcr技术所需要的dna聚合酶的最适温度比较_（高、低）。（3）通过pcr技术使dna分子大量复制时，若将一个用15n标记的模板dna分子(第一代)放入试管中，以14n标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制到第五代时，含15n标记的dna分子单链数占全部dna总单链数的比例为 。（4）pcr技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒，你认为可以用pcr扩增血液中的（ ）a白细胞dna b病毒蛋白质 c血浆抗体 d病毒核酸18下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，请回答下列问题：（1）一个图1所示的质粒经sma切割前后，分别含有 个游离的磷酸基团。（2）若对图中质粒进行改造，插入的sma