基因工程的基本操作程序导学案答案

1、1基因工程基本操作程序(1) 获取。(2) 构建。(3)将目标基因导入 。(4)目标基因 。目标基因获取 目基因基因表示载体受体细胞检测与判定12基因工程基本操作程序第1页2目标基因获取(1)目基因：主要是指 基因，也能够是一些含有 因子。(2)常见方法：从基因文库中获取基因文库种类 编码蛋白质调控作用基因组文库cDNA文库第2页利用PCR技术扩增目标基因a原理： 。b条件： 、DNA模板、 、四种脱氧核苷酸。c过程：目标基因DNA受热变性后解链为单链， 与单链对应互补序列结合，然后在 作用下进行延伸，如此重复循环屡次。d结果：每一次循环后，目标基因量能够 ，即成指数形式扩增(约为2n，n为扩

2、增循环次数)。人工合成法：如基因比较小， 又已知，可借助 用化学方法直接人工合成。DNA双链复制引物Taq酶引物DNA聚合酶增加一倍核苷酸序列DNA合成仪第3页思维激活1 PCR过程中，需要解旋酶吗？所需要DNA聚合酶应含有什么特点？提醒PCR过程中，DNA双链解开是在高温下完成，不需要解旋酶；因为PCR过程温度较高，所以需要能耐高温DNA聚合酶。第4页1提取目标基因方法比较方法基因文库构建PCR技术扩增人工合成基因组文库部分基因文库(如cDNA文库)第5页过程供体细胞中DNA 限制酶许多DNA片段 连接表示载体 导入受体细胞外源DNA扩增，产生特定性状 分离目标基因目标基因mRNA 反转录单

3、链DNA 合成双链DNA 插入载体 导入受体菌群(cDNA文库) 分离目标基因目标基因DNA 高温 解链单链DNA 与引 物结 合、 DNA 聚合 酶大量目基因蛋白质氨基酸序列 推测mRNA核苷酸序列 推测基因核苷酸序列 化学 合成目标基因第6页优点操作简单专一性可在短时间内大量扩增目标基因专一性强，可产生自然界中不存在新基因缺点工作量大、盲目性大、专一性差操作过程较麻烦，技术要求过高需要严格控制温度、技术要求高适用范围小第7页2PCR技术与DNA复制比较比较项目DNA复制PCR技术区分解旋方式解旋酶催化DNA在高温下变性解旋场所细胞内(主要在细胞核内)细胞外(主要在PCR扩增仪中)酶解旋酶、

4、DNA聚合酶耐热DNA聚合酶温度细胞内温和条件控制温度，需90 95 高温结果合成DNA分子合成DNA片段或基因第8页联络(1)模板：均需要脱氧核苷酸双链作为模板(2)原料：均为四种脱氧核苷酸(3)酶：均需DNA聚合酶(4)引物：都需要引物，使DNA聚合酶从引物3端开始连接脱氧核苷酸第9页尤其提醒(1)真核细胞基因编码区含有不能表示内含子，所以，不能直接用于基因扩增和表示。取得真核细胞中目标基因时，普通用人工合成方法。(2)PCR扩增过程：目标基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链对应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下进行延伸，如此重复循环屡次。因为延伸后得到产物一样能够和引物结合，因

5、而每一次循环后目标基因量能够增加一培，即成指数形式扩增(约为2n，其中n为扩增循环次数)。第10页【巩固1】 以下获取目标基因方法中需要模板链是()。从基因文库中获取目标基因利用PCR技术扩增目标基因反转录法经过DNA合成仪利用化学方法人工合成A BC D第11页解析PCR利用是DNA双链复制原理，即将双链DNA之间氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应模板。反转录法则是以目标基因转录成信使RNA为模板，在逆转录酶作用下，先反转录形成互补单链DNA，再合成双链DNA。、则均不需要模板。答案D第12页1基因表示载体构建(1)基因表示载体组成开启子位置：基因首端。功效：是 识别和结合部位，驱动基因

6、转录出 。基因表示载体构建与转化 RNA聚合酶mRNA第13页终止子位置：基因尾端。功效：使 在所需要地方停顿下来。标识基因：判别受体细胞中是否含有 。(2)基因表示载体功效使目标基因在受体细胞中 ，而且能够遗传给下一代，使目标基因能够 和发挥作用。(3)基因表示载体构建普通用同一个限制酶分别切割载体和目标基因，再用DNA连接酶把二者连接。转录目基因稳定存在表示第14页2将目标基因导入受体细胞(1)转化概念目标基因进入受体细胞内，而且在受体细胞内 过程。(2)将目标基因导入植物细胞 法：将目标基因导入双子叶植物和祼子植物。 法：将目标基因导入单子叶植物惯用方法。 法：我国科学家独创一个方法。维

7、持稳定和表示农杆菌转化基因枪花粉管通道第15页(3)将目标基因导入动物细胞方法： 法。惯用受体细胞： 。(4)将目标基因导入微生物细胞第一步：首先用Ca2处理细胞，使细胞处于一个能吸收周围环境中DNA分子生理状态，这种细胞称为 细胞。第二步：将重组表示载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收 ，完成转化过程。显微注射受精卵感受态DNA分子第16页思维激活2 为何微生物细胞适合作为基因工程受体细胞？提醒微生物细胞具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少优点，所以是基因工程常用受体细胞。第17页1基因表示载体构建步骤(1)普通用同一个限制酶切割目标基因和质粒，使其

8、产生相同末端。(2)将切下目标基因片段插入质粒切口处，再加入适量DNA连接酶，形成一个重组DNA分子(重组质粒)。构建过程(以下列图)。第18页第19页2将目标基因导入受体细胞方法比较细胞类型方法说明特点植物细胞农杆菌转化法目标基因插入到Ti质粒TDNA上经过农杆菌进入植物细胞插入到植物细胞中染色体DNA上目标基因表示经济、有效，适合于双子叶植物和裸子植物第20页植物细胞基因枪法目标基因包裹在微小金粒或钨粒表面用基因枪高速射入到受体细胞或组织中目标基因表示成本较高，是单子叶植物中惯用基因转化方法花粉管通道法含目标基因溶液滴加在柱头上(或用含目标基因溶液处理花粉粒)花粉粒吸入目标基因授粉目标基因

9、表示简便、经济，我国科学家独创第21页动物细胞显微注射法目标基因片段受精卵核内受精卵经胚胎早期培养普通时间后移植到雌性动物输卵管或子宫内使其发育成转基因动物最为有效地将目标基因导入动物细胞方法微生物细胞感受态细胞Ca2处理微生物细胞感受态细胞将基因表示载体在缓冲液中与感受态细胞混合一定温度下促使感受态细胞吸收DNA分子简便、经济、有效第22页尤其提醒(1)基因表示载体构建是实施基因工程第二步，也是基因工程关键。(2)对于植物来说，受体细胞能够是受精卵和体细胞，但惯用体细胞。(3)对于动物来说，受体细胞普通是受精卵。受精卵作为受体细胞含有体积大、易操作、经培养可直接表示性状优点。而动物体细胞全能

10、性受限。第23页【巩固2】 请据图回答以下问题。(1)基因工程关键步骤是_。(2)利用_技术能够取得大量目标基因。该技术利用_原理，将基因核苷酸序列不停加以复制，使其数量呈指数增加。(3)图中_位于目标基因首端，是_识别和结合部位。抗生素抗性基因作用是作为_，用于判别受体细胞中是否导入了目标基因。第24页解析本题考查基因表示载体组成及其构建。基因工程关键步骤是基因表示载体构建；目标基因获取方法很多，其中PCR技术能快速取得大量目标基因，其依据原理是DNA双链复制原理；基因表示载体必须包含目标基因、开启子、标识基因、终止子，其中开启子位于目标基因首端，是RNA聚合酶识别和结合部位，驱动基因转录为

11、mRNA，抗生素抗性基因作为标识基因用于判别受体细胞中是否含有目标基因。答案(1)基因表示载体构建(2)PCRDNA双链复制(3)开启子RNA聚合酶标识基因第25页1分子检测(1)检测转基因生物染色体上是否插入了目标基因，这是目标基因能否在真核生物中稳定遗传关键。方法： 技术(DNA探针转基因生物 )。结果：假如显示出杂交带，就表明目标基因 。(2)检测目标基因是否转录方法： 技术(DNA探针转基因生物 )。结果：假如显示出杂交带，则表明目标基因 。目标基因检测与判定 DNA分子杂交DNA已插入染色体DNA中分子杂交mRNA转录出了mRNA第26页(3)检测目基因是否翻译成蛋白质方法： 。结果

12、：若有杂交带出现，则表明目基因 。抗原抗体杂交已形成蛋白质产品接种2个体水平判定包含抗虫、抗病 实验，以确定是否有抗性及抗性程度。基因工程产品需要与天然产品活性进行比较等。第27页思维激活3 进行目标基因导入及转录检测时，均用到DNA探针，该探针脱氧核苷酸序列怎样？其检测依据是什么？提醒把“目标基因片段”进行放射性同位素标识或进行荧光标识，用标识好基因片段做探针，与受体生物基因组DNA进行杂交，假如有杂交带出现，依据分子杂交基本原理，说明目标基因与受体细胞基因组DNA含有同源性，也就是说目标基因已经被导入受体细胞内，反之，则说明目标基因没有进入受体细胞中。第28页目标基因导入受体细胞结果分析

13、第29页说明：上图中发生与发生相比，会使目标基因遗传特征得以稳定维持和表示，原因是在进行细胞分裂时，细胞核上DNA经复制后平均分配到两个子细胞中，确保了亲子代遗传性状稳定性，而细胞分裂时，细胞质是不均分，子细胞不一定含有目标基因。第30页【巩固3】 目基因导入受体细胞后，是否能够稳定维持和表示其遗传特征，只有经过判定和检测才能知道。以下属于目标基因检测和判定是()。检测受体细胞是否有目标基因检测受体细胞是否有致病基因检测目标基因是否转录mRNA检测目标基因是否翻译蛋白质A B C D第31页解析目标基因检测包含：首先检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目标基因，方法是用DNA探针，使DNA探

14、针与基因组DNA杂交；其次检测目标基因是否转录出了mRNA，方法是用基因探针与mRNA杂交；最终检测目标基因是否翻译了蛋白质，方法是进行抗原抗体杂交。 第32页【例1】 水稻种子中70%磷以植酸形式存在。植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出体外，是各种动物抗营养因子，同时，排出大量磷进入水体易引发水华。为从根本上处理水稻中高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下列图是获取植酸酶基因流程。目标基因获取 第33页据图回答下面问题。(1)图中基因组文库_(填“小于”“等于”“大于”)cDNA文库。(2)B过程需要酶是_；A、C过程中_(填“能够”“不能够”)使用同一个探针

15、筛选含目标基因菌株。(3)目标基因和除从构建文库中分离外，还能够分别利用图中_和_为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶显著特点是_。第34页思维导图：第35页深度剖析基因组文库包含本物种全部遗传信息，cDNA文库仅包含部分遗传信息；由mRNA构建cDNA文库需逆转录酶，筛选目标基因时，可用同一个探针对由基因组文库或cDNA文库中获取目标基因给予检测，若经过PCR技术扩增目标基因，可利用DNA或cDNA作为模板，该扩增过程需耐高温DNA聚合酶参加。答案(1)大于(2)逆转录酶能够(3)DNAcDNA耐高温 第36页【例2】 1抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见一个单基因遗传病，患者成年后会出现肺气肿

16、及其它疾病，严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成基因导入羊受精卵，最终培育出能在乳腺细胞表示人1抗胰蛋白酶转基因羊，从而更轻易取得这种酶。基因表示载体构建与转化 第37页以下关于该过程叙述中错误是 ( )A载体上绿色荧光蛋白基因(GFP)作用是便于筛选含有目标基因受体细胞B将目标基因导入羊膀胱细胞中，将会愈加轻易得到1抗胰蛋白酶C培养出转基因羊全部细胞中都含有该目标基因，故该羊有性生殖产生后代也都能产生1抗胰蛋白酶D目标基因与载体重组过程需要DNA连接酶催化作用第38页思维导图：第39页深度剖析基因表示载体包含目标基因、开启子、终止子、标识基因等；将目标基因导入动物细胞，常以受精卵作

17、为受体细胞；将目标基因与载体结合，需要DNA连接酶催化作用。答案C第40页 思维拓展基因表示载体几个关键组成作用：标识基因便于筛选；目标基因使转基因生物取得我们所需性状；开启子开启目标基因转录；终止子终止目标基因转录；复制原点使DNA复制方便于进行表示载体扩增。另外，普通情况下惯用同一个限制酶切割目标基因和载体，方便于表示载体构建，不过特殊情况下，用不一样限制酶切割目标基因和载体，假如切出黏性末端相同，也是可行。第41页【例3】 在判断抗虫基因是否成功转入棉花基因组方法中，不属于分子检测是()。A经过观察害虫吃棉叶是否死亡B检测目标基因片段与DNA探针能否形成杂交带C检测目标基因转录形成mRN

18、A与DNA探针能否形成杂交带D检测目标基因表示产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带目标基因检测与判定第42页思维导图：第43页深度剖析A项属于个体生物学水平判定，不是分子检测。B、C两项为分子检测，利用分子杂交技术，观察目标基因及目标基因转录形成mRNA能否与DNA探针进行杂交形成杂交带；D项也为分子检测内容，利用抗原抗体杂交原理，检测基因表示产物能否与特定抗体形成杂交带。答案A第44页温馨提醒(1)DNA探针是用放射性元素或荧光分子标识目标基因脱氧核苷酸单链。(2)进行转录水平检测原理与复制水平检测原理相同，只是被检测物质不再是转基因生物基因组DNA，而是转基因生物细胞内mRNA；进行翻译水平检测，则是利用抗原与抗体特异性结合原理。(3)