高中生物 专题1 1.2 基因工程的基本操作程序课件 苏教版选修3.ppt

一 基因工程的基本操作程序 目的基因的获取的构建将导入受体细胞目的基因的 基的因表达载体 目的基因 检测与鉴定 二 目的基因的获取1 目的基因主要是编码蛋白质的 也可以是一些具有的因子 2 目的基因的获取方法 1 从基因文库中获取目的基因 基因文库a 含义 将含有某种生物不同基因的许多 导入的群体中储存 各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因 称为基因文库 结构基因 调控作用 dna片段 受体菌 2 利用pcr技术扩增目的基因 pcr含义 是一项在生物体外的核酸合成技术 全称是多聚酶链式反应 pcr原理 扩增过程变性 目的基因dna受热变性后解为单链 复性 与单链相应互补序列结合 延伸 在作用下延伸子链 3 人工合成法 适于合成基因 且已知的目的基因 复制特定dna片段 dna双链复制 引物 dna聚合酶 较小 核苷酸序列 三 基因表达载体的构建 基因工程的核心1 基因表达载体的功能 1 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并且可以给下一代 2 使目的基因能够和发挥作用 2 基因表达载体的组成 遗传 表达 四 将目的基因导入受体细胞1 转化目的基因进入内 并且在受体细胞内和 的过程 2 导入过程 1 导入植物细胞 受体细胞 维持稳定 表达 3 导入微生物细胞 方法 用处理细胞 使细胞处于一种能吸收周围环境中dna分子的生理状态 这种细胞称为 受体细胞 原核细胞 使用最广泛的是大肠杆菌细胞 原核生物的特点 ca2 感受态细胞 繁殖快 多为单细胞 遗传物质相对较少等 五 目的基因的检测与鉴定1 分子水平的检测 连线 2 个体水平的鉴定 1 的接种实验 2 对基因工程产品与天然产品的功能进行 抗虫或抗病 活性比较 一 目的基因的获取阅读教材p8 10 观察分析图1 6 1 8 探讨下列问题 1 获取目的基因的方法有哪些 提示 有从基因文库中获取 pcr技术扩增和人工合成三种方法 2 联系dna复制 比较pcr技术与dna复制的不同点 填写下表 提示 解旋酶高温细胞内细胞核细胞外pcr扩增仪解旋酶dna聚合酶dna聚合酶温和二 基因表达载体的构建阅读教材p11 观察分析图1 10 探讨下列问题 1 基因工程的核心是哪一步操作 其目的是什么 提示 基因表达载体的构建是基因工程的核心 其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在 并且可以遗传给下一代 同时 使目的基因能够表达和发挥作用 2 如图是基因表达载体模式图 请回答下列问题 1 分别写出 各代表什么 提示 启动子 终止子 标记基因 抗生素抗性基因 复制原点 目的基因 插入基因 2 图中 各有什么作用 提示 启动子 一段有特殊结构的dna片段 位于基因首端 是rna聚合酶识别和结合的部位 负责驱动目的基因转录出mrna 终止子 起终止转录的作用 标记基因 抗生素抗性基因 作用是检测受体细胞中是否有目的基因 并将含有目的基因的细胞筛选出来 3 启动子和终止子与起始密码子和终止密码子是一回事吗 提示 不是一回事 启动子和终止子位于dna上 是基因表达必需的部分 而起始密码子和终止密码子位于mrna上 决定翻译的开始和结束 3 尝试利用流程图表示如何构建基因表达载体 提示 三 将目的基因导入受体细胞阅读教材p11 13内容 探究下列问题 1 将目的基因导入不同种类生物所选用的方法是否相同 常选用的受体细胞是什么 提示 不相同 常选用的受体细胞及导入方法如下表 2 根据图示简述目的基因在受体细胞中的位置不同会引起遗传上的差别吗 提示 图中 会使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达 原因是在进行细胞减数分裂时 细胞核上的dna经复制后平均分配到两个子细胞中 保证了亲子代遗传性状的稳定性 而 细胞减数分裂时 细胞质是不均分的 子细胞不一定含有目的基因 四 目的基因的检测与鉴定阅读教材p13 15有关内容 仔细观察分析图1 14 1 15 自主完成以下问题 1 如何检测目的基因在真核生物中稳定遗传 提示 采用dna分子杂交技术 2 什么是基因探针 如何检测目的基因是否开始发挥功能 提示 基因探针是用放射性同位素标记的目的基因的dna片段 从转基因生物中提取mrna 用标记的目的基因作探针 与mrna杂交 如果显示出杂交带 则表明目的基因转录出了mrna 意味着目的基因开始发挥功能 3 检测目的基因是否翻译出蛋白质的方法是什么 其原理是什么 提示 抗原 抗体杂交法 原理是抗原能与相应抗体特异性结合 4 举例说明进行个体生物学水平的鉴定方法有哪些 提示 如做抗虫或抗病的接种实验 以确定是否有抗性以及抗性的程度 基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较 以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同等 浙江高考 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 经过逆转录获得互补的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 研析 本题通过特定的实例主要考查基因工程的相关概念及操作要领 具体解题过程如下 审 提取信息 信息a 由a项 提取矮牵牛蓝色花的mrna 可知获取目的基因的方法为逆转录 信息b 由b项的 基因文库 可知目的基因可直接提取 无需再切割获取 信息c 由c项的 基因b与质粒连接 可知连接工具为dna连接酶 信息d 由d项的 基因b直接导入 可知这种方法是错误的 因未构建基因表达载体 析 解读信息 解读a 利用逆转录法可获取目的基因 欲增加其数量可采取pcr扩增技术 解读c d dna聚合酶的作用是连接单个的脱氧核苷酸 而dna连接酶的作用是连接相对应的dna片段 构建基因表达载体是基因工程技术的核心步骤 否则将造成基因工程操作失败 答案 a 解答基因工程基本操作程序题目的一般步骤 三辨 三找 一析 一理 1 三辨 分辨限制酶的种类及识别序列和切割位点 在切割目的基因和载体时 一般用同一种限制酶切割 也可用不同的限制酶切割 但两种限制酶切割后产生的黏性末端中碱基要互补配对 2 三找 找出标记基因 目的基因及其插入位点 一般来说 质粒中至少有一个标记基因 如抗生素抗性基因 明确目的基因的插入位点是在标记基因内部还是在标记基因之外 3 一析 分析目的基因插入质粒后是否破坏了标记基因 如果质粒中有一个标记基因 插入后一般不破坏标记基因 如果质粒中有两个标记基因 则需看标记基因中是否有插入位点 如果某一标记基因中有插入位点 则目的基因插入质粒后该标记基因被破坏 4 一理 理清判断目的基因是否导入受体细胞的方法 一般用含有某种抗生素的培养基培养受体菌 如果有两种抗生素抗性基因 还需判断用哪一种抗生素来检测 农杆菌是一种在土壤中生活的微生物 能在自然条件下感染植物 因而在植物基因工程中得到了广泛的运用 下面是农杆菌转化法的示意图 试回答下列问题 1 一般情况下农杆菌不能感染的植物是 利用农杆菌自然条件下感染植物的特点 能实现 具体原理是农杆菌的ti质粒中存在t dna片段 它具有可转移到受体细胞并整合到受体细胞的 上的特点 因此只要将携带外源基因的dna片段插入到 部位 内部即可 2 根据t dna这一转移特点 猜测该dna片段上可能含有控制 酶 合成的基因 3 图中c过程中 能促进农杆菌移向植物细胞的物质是 类化合物 4 植物基因工程中将目的基因导入受体细胞的方法除了农杆菌转化法之外 还可采取的方法是 至少写出两种 解析 1 一般农杆菌不能感染的植物是单子叶植物 可感染双子叶植物和裸子植物 利用其感染性 可实现将目的基因导入植物细胞 这里需要特别明确的是真正可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体上的是农杆菌质粒上的t dna片段 因此目的基因必须插入到该部位才能导入成功 2 根据t dna这一转移特点 可以推测出dna片段上能控制合成dna连接酶 限制酶才能实现与双子叶植物细胞染色体dna的整合 3 植物细胞受伤后可产生酚类化合物 促进农杆菌向植物细胞转移 4 植物基因工程中将目的基因导入受体细胞的方法除了农杆菌转化法之外 还有基因枪法和花粉管通道法 答案 1 单子叶植物将目的基因导入到植物细胞染色体dnat dna片段 2 dna连接酶 限制酶 3 酚 4 基因枪法 花粉管通道法 网络构建 填充 利用pcr扩增 从基因文库中获取 基因表达载体的构建 农杆菌转化法 目的基因的检测与鉴定 dna分子杂交 抗原 抗体杂交 课堂归纳 关键语句 1 获取目的基因的常用方法有 从基因文库中获取目的基因和利用pcr技术扩增目的基因 2 基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步 也是基因工程的核心 3 一个基因表达载体的组成 除了目的基因外 还必须有启动子 终止子以及标记基因等 4 将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法 基因枪法和花粉管通道法 5 培育转基因动物时 受体细胞一般是受精卵 目的基因的导入方法常用显微注射技术 6 检测目的基因是否导入和转录 常用分子杂交技术 检测是否翻译 常用抗原 抗体杂交技术 1 有关目的基因获取的理解 不正确的是 a 目的基因可以从自然界中分离 也可以人工合成b 目的基因主要指编码蛋白质的结构基因c 基因文库就是基因组文库d cdna文库只含有某种生物的一部分基因解析 基因文库又分为基因组文库和部分基因文库 cdna文库是部分基因文库 答案 c 2 哪些是基因表达载体的必需组成部分 启动子 终止密码子 标记基因 目的基因 终止子a b c d 解析 启动子位于基因表达载体的首端 有了它才能驱动基因转录出mrna 最终获得所需要的蛋白质 终止子相当于一盏红色信号灯 使转录在所需要的地方停止下来 标记基因是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因 从而将含有目的基因的细胞筛选出来 目的基因是基因表达载体上必须具有的结构 答案 b 3 重庆高考 如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图 以下相关叙述 正确的是 a 的构建需要限制性核酸内切酶和dna聚合酶参与b 侵染植物细胞后 重组ti质粒整合到 的染色体上c 的染色体上若含抗虫基因 则 就表现出抗虫性状d 只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 解析 构建载体需要限制性核酸内切酶和dna连接酶 a错误 侵染植物细胞后 重组ti质粒上的t dna整合到 的染色体上 b错误 染色体上含有目的基因 但目的基因也可能不能转录或者不能翻译 或者表达的蛋白质不具有生物活性 c错误 植株表现出抗虫性状 说明含有目的基因 属于基因重组 为可遗传变异 d正确 答案 d 4 pcr技术扩增dna 需要的条件是 目的基因 引物 四种脱氧核苷酸 dna聚合酶等 mrna 核糖体a b c d 解析 pcr技术扩增dna与体内dna复制一样 需要模板 引物 原料 酶等条件 答案 a 5 为扩大可耕地面积 增加粮食产量 黄河三角洲等盐碱地的开发利用倍受关注 我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系 1 获得耐盐基因后 构建重组dna分子所用的限制酶作用于图中的 处 dna连接酶作用于 处 选填 a 或 b 2 将重组dna分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转