山东省泰安市岱岳区徂徕镇第一中学高中生物 1.1基因工程的概述（第2课时）学案 苏教版选修3.doc

山东省泰安市岱岳区徂徕镇第一中学高中生物 1.1基因工程的概述（第2课时）学案 苏教版选修3教学目标1.简述基因工程的一般过程。2.理解基因工程每个步骤的原理、方法和过程。3.了解以原核细胞、植物细胞和动物细胞为表达体的基因工程的一般过程。一、基因工程1以原核细胞为表达体的基因工程(1)过程：以原核生物细胞(如大肠杆菌)为重组dna表达体的基因工程的“施工”过程主要包括_、_、_、筛选获得目的基因的受体细胞、_并实现目的基因_等五大步骤。(2)图示：2以植物细胞为表达体的基因工程抗软化番茄的培育过程二、转基因动物生产方法最常用的方法主要有两种，即_的方法和_法。三、转基因技术1常用的动物转基因技术有_和_。2常用的植物转基因技术：_技术、基因枪介导转化技术、_技术。课时训练基础落实1采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的方法正确的是()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，导入农杆菌，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，借助花粉管通道进入受精卵a b c d2基因工程是在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是()a人工合成目的基因 b目的基因与载体结合c转化受体细胞 d实现功能表达3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、载体b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体细胞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表达4研究人员想将生长激素基因通过质粒导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：a是抗链霉素基因，b是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入基因a、b中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗生素首先应该()a仅有链霉素b仅有氨苄青霉素c同时有链霉素和氨苄青霉素d无链霉素和氨苄青霉素5如图为重组质粒的模式图，若结构x是表达载体所必需的，则x最可能是()a氨苄青霉素抗性基因 b启动子c限制酶 ddna连接酶6用某人的胰岛素基因制成的dna探针，能与之形成杂交分子的是()该人胰岛a细胞中的dna该人胰岛b细胞中的mrna该人胰岛a细胞中的mrna该人肝细胞中的dnaa b c d能力提升7质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内，某细菌质粒上的标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示外源基因在质粒中可插入的位置有a、b、c点。某同学根据实验现象对其插入的位点进行分析，其中分析正确的是()实验现象实验推论在含青霉素培养基上的生长情况在含四环素培养基上的生长情况目的基因插入的位置a能生长能生长ab不能生长能生长bc能生长不能生长cd不能生长不能生长c8.如图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。相关叙述中正确的是()a这三种方法都用到酶，都是在体外进行b碱基对的排列顺序均相同c片段均不含内含子，但含非编码区d方法a不遵循中心法则9人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：甲生物的蛋白质mrna目的基因与质粒dna重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质，下列说法正确的是()a过程需要的酶是反转录酶，原料是a、u、g、cb要用限制酶切断质粒dna，再用dna连接酶将目的基因与质粒连接在一起c如果受体细胞是细菌，可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等d过程中用的原料不含有a、u、g、c10.通过基因工程的方法，科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并获得成功表达。棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。花粉管通道法是指：利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊，进而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞中，借助天然的种胚系统，形成含有目的基因的种胚。请回答下列问题：(1)下列所示的黏性末端是由_种限制性核酸内切酶作用产生的。(2)利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因工程操作步骤中的第三步，即_。获取目的基因时，如果基因比较小，核苷酸序列又已知，则可以通过dna合成仪用化学方法直接_。(3)该目的基因在导入受体细胞前需要与载体结合，目前经常使用的载体是_。11请回答基因工程方面的有关问题：(1)利用pcr技术扩增目的基因，其原理与细胞内dna复制类似(如下图所示)。图中引物为单链dna片段，它是子链合成延伸的基础。从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物a的dna片段所占的比例为_。在第_轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的dna片段。(2)设计引物是pcr技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。第1组：_；第2组：_。(3)pcr反应体系中含有热稳定dna聚合酶，下面的表达式不能正确反映dna聚合酶的功能，这是因为_。(4)用限制酶ecor、mbo单独或联合切割同一种质粒，得到的dna片段长度如下图(1 kb即1 000个碱基对)，请画出质粒上ecor、mbo的切割位点。综合拓展12分析有关基因表达的资料，回答问题：取同种生物的不同类型细胞，检测其基因表达，结果如下图。(1)基因18中有一个是控制核糖体蛋白质合成的基因，则该基因最有可能是基因_。(2)如图所示细胞中功能最为近似的是细胞_。a1与6 b2与5c2与3 d4与5(3)判断图中细胞功能近似程度的依据是_。(4)现欲研究基因1和基因7连接后形成的新基因的功能，导入质粒前，用限制酶切割的正确位置是_。(5)下图是表达新基因用的质粒的示意图，若要将新基因插入到质粒上的a处，则切割基因时可用的限制酶是_。ahind becorceco b dpst(6)新基因与质粒重组后的dna分子导入受体细胞的概率很小，因此需进行_，才能确定受体细胞已含有目的基因。(7)在已确定有目的基因的受体细胞中，若质粒的抗青霉素基因缺失了两个碱基，将这样的受体细胞接种到含有青霉素的培养基中，该细胞中可能出现的结果是_(多选)。a抗青霉素基因不能转录b基因1和7没有表达c基因1和7不能连接d质粒上的酶切位置发生改变答案一、1.(1)获取目的基因制备重组dna分子转化受体细胞培养受体细胞功能表达(2)同一种限制性核酸内切酶dna连接酶筛选转化2.重组dna农杆菌不能合成多聚半乳糖醛酸酶抗多聚半乳糖醛酸酶二、显微注射dna精子介导的基因转移三、1.显微注射技术体细胞核移植技术2农杆菌介导转化花粉管通道课时训练1b目的基因导入受体细胞的原理是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，受体细胞是植物细胞的，往往可用卵细胞(受精卵)或体细胞(经组织培养成为完整个体)。2c在基因工程的五个基本操作程序中，只有第三步转化受体细胞不进行碱基互补配对。3ca项中的载体不是酶；b项中的受体细胞常用受精卵，但有时也可用植物体细胞；d项中，目的基因进入受体细胞并不一定能成功表达。4c目的基因不能插入a、b两个基因中，则导入的重组质粒应该是具有两种抗生素的抗性。5b启动子是该表达载体所必需的，功能是启动插入基因的转录过程。氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因，但不是必须用它作标记基因。限制酶和dna连接酶都不是表达载体所需要的。6c人的胰岛素基因存在于人的所有体细胞中，因此该人胰岛a细胞和肝细胞中均含有胰岛素基因，可与用胰岛素基因制成的dna探针形成杂交分子。该人胰岛b细胞中的mrna有一部分是由胰岛素基因转录形成的，也能与用胰岛素基因制成的dna探针形成杂交分子。7b若质粒上插入的位置在c点，那么抗四环素基因和抗青霉素基因都没有被破坏，导入该重组质粒的细菌在含青霉素的培养基和在含四环素的培养基上均能生长。8a由图示可知a为反转录法获得目的基因，用到反转录酶；b为直接从生物体获得目的基因，用到限制酶；c为用pcr技术扩增获取目的基因，用到taq聚合酶，且三种方法均在生物体外进行，故a正确。因水稻为真核生物，所以中含内含子，但方法a获得的目的基因内无内含子序列，所以b、c错误。方法a遵循中心法则，d错误。9b过程是反转录，利用反转录酶合成dna片段，所需要的原料含有a、t、g、c；是目的基因与质粒dna重组阶段，需要限制酶切断质粒dna，再用dna连接酶将目的基因与质粒连接在一起；如果受体细胞是细菌，则不应该用致病菌，而炭疽杆菌是致病菌；过程是基因的表达过程，原料中含有a、u、g、c。10(1)4(2)转化受体细胞人工合成(3)质粒(其他合理答案也可)11(1)15/16三(2)引物和引物局部发生碱基互补配对而失效引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效(3)dna聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链dna片段的引物链上(4)见下图解析(1)根据pcr过程特点绘制pcr过程示意图如下，由图可知，以原来的每条母链为模板合成的两个新dna分子中，只含有引物a或引物b，而以新合成的子链为模板合成新dna分子时，两种引物都含有，故第四轮循环共产生16个dna分子，其中含有引物a的分子是15个，占15/16。由图示知，第一、二轮循环合成的子链长度均不同，根据半保留复制特点，前两轮循环产生的4个dna分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的dna分子存在等长的两条核苷酸链，如下图所示。(2)引物是单链dna时才能与dna结合，而单链dna的碱基互补配对部分容易形成双链结构而失去其功能。从图示可以看出，组引物和引物局部碱基互补配对，易形成双链结构而失效。组引物相互间不能发生碱基互补配对，但自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。(3)dna聚合酶的作用是将单个脱氧核苷酸连续结合到双链dna片段的引物链上，而不能直接将两个脱氧核苷酸连在一起。(4)单独用ecor可将质粒切成一段，说明在其上有一个ecor切点。单独使用mbo能将环状质粒切成2.5 kb和11.5 kb两段，说明在质粒上有两个mbo切点，且切点在2.5 kb和11.5 kb之间。两者共同使用时，环状质粒被切成三段，说明在质粒上共有三个切点，如图所示，说明ecor的切点在5.5 kb和6 kb之间，如下图所示。12(1)2(2)a(3)表达的相同基因最多，差异表达的基因最少(4)b(5)c(6)筛选(7)b、d解析(1)同种生物的不同类型细胞中，表达的基因并不相同，但基因在选择性表达时都需要核糖体的参与，因此，所有细胞中控制核糖体蛋白质合成的基因是全部表达的。(2)细胞1表达了5个基因，细胞6表达了4个基因，其中，与细胞1重复4个，重复率最高，说明合成的蛋白质有4种相同，细胞功能最近似。(3)表达的相同基因最多，差异表达的基因最少，合成相同的蛋白质就最多，差异的蛋白质就最少。蛋白质的类型和结构决定功能，相同的蛋白质越多，细胞功能近似程度越高。(4)由题意知，基因1和基因7连接形成新基因，新基因作为一个整体，因此切割时，不应切在基因1和基因7的中间。(5)若将新基因插入到质粒a处，应用限制酶在a处切割。选项中，所选择的酶只有eco b。(6)目的基因导入受体细胞后，是