高中生物 第一章 基因工程导学案 苏教版选修3

1、基因工程【学习目标】【知识目标】1、掌握基因工程的概念 2、把握基因工程操作步骤 【能力目标】尝试运用基因工程技术和原理，提出解决某一实际问题的方案【情感态度价值观目标】关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。(1)优点 克服了远源杂交不亲和的障碍。 定向改造生物遗传性状。(2)操作水平：分子水平。(3)原理：基因重组。（一）基因工程的基本工具1.“分子手

2、术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。对位练习：1、右图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是（ ）ACTTAAG，切点在C和T之间 BCTTAAG，切点在G和A之间CGAATTC，切点在G和A之间 DCTTAAC，切点在C和T之间2、下列关于限制酶的说法不正确的是（ ）A限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少

3、分布B一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C不同的限制酶切割DNA的切点不同 D限制酶的作用之一是用来提取目的基因3、下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是()。A一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B限制性核酸内切酶的活性受温度影响C限制性核酸内切酶能识别和切割RNAD限制性核酸内切酶可从原核生物中提取2.“分子缝合针”DNA连接酶（1）作用：缝合磷酸二酯键。(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。(3) 限制酶与DNA连接酶的关系对位练习 据

4、右图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是 （ ）A限制性内切酶可以切断a处 BDNA聚合酶可以连接a处C解旋酶可以使b处解开 DDNA连接酶可以连接c处3.“分子运输车”载体（1）载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。（3）其它载体： 噬菌体、动植物病毒对位练习 作为基因工程中的“分子运输车”载体，应具备的条件是（ ） 必须有一个或多个限制酶的切割位点 必须具备自我复制的能力，或整合到受体

5、染色体DNA上随之同步复制 必须带有标记基因 必须是安全的 大小应合适 A B C D(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取第二步：基因表达载体的构建第三步：将目的基因导入受体细胞第四步：目的基因的检测和表达第一步：目的基因的获取1.目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因 。2.获取目的基因的方法（1）通过基因文库获取。（2）通过化学方法人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和直接合成法_。（3）PCR技术扩增 a、原理：DNA复制(碱基互补配对原则)b、过程：第一步：DNA变性：加热至9095DNA解链； 第二步：退火（复性）：冷却到5565，引物与DNA模版结合，形成局

6、部双链； 第三步：延伸：加热至7075，在热稳定DNA聚合酶的作用下，合成与模版互补的DNA链第二步：基因表达载体的构建1.方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接。2.组成：目的基因启动子终止子标记基因启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。 终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端，能终止转录。标记基因的作用：是为了鉴定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。常用的标记基因是抗性基因。第三步：将目的基因导入受体细胞_（又叫转化受体细胞

7、） 常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞： 农杆菌转化法。将目的基因导入动物细胞： 显微注射法。此方法的受体细胞多是 受精卵。将目的基因导入微生物细胞：感受态细胞法：原核生物作为受体细胞的原因是 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 。先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为 感受态细胞 ，再将 重组表达载体与感受态细胞混合，促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。第四步：目的基因的检测和表达类型检测内容方法分子检测导入检测目的基因是否进入受体细胞DNA分子杂交(DNA和DNA之间)转录检测目的基因是否转录出mRNA分子杂交(DNA和mRNA之间)翻译检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原抗体杂交个

8、体水平检测包括做抗虫、抗病的接种实验， 对位练习 1、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2、在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()。A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C将重组DNA分子导入烟草原生质体D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞3、如右图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst 、Sma 、EcoR、Apa为四种限制

9、性核酸内切酶。下列说法错误的是()。A图示过程是基因工程的核心步骤B表达载体构建时需要用到限制酶 Sma C抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来D除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构4、萤火虫发光是体内荧光素酶催化一系列反应所产生的现象。如果荧光素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的惟一来源是从萤火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入到大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列有关问题：(1)在此转基因工程中，目的基因是_，具体操作过程中下图所示的黏性末端是由_种限

10、制性核酸内切酶作用产生的。(2)在上述过程中需要多种酶的参与，其中包括限制性核酸内切酶、DNA聚合酶和_等。(3)获得目的基因的方法通常包括 、 和 。(4)将此目的基因导入到大肠杆菌体内需要载体的帮助。下列各项是选取载体时必须考虑的是_(多选)。A能够在宿主细胞内复制并稳定保存 B具有特定的限制酶切割位点C具有与目的基因相同的碱基片段 D具有某些标记基因 (5)本实验中将目的基因导入大肠杆菌的载体可以是_(多选)。A质粒 B动物病毒 C噬菌体 D植物病毒(6)在此转基因工程中，将体外重组DNA导入大肠杆菌体内，并使其在细胞内稳定保存和表达的过程称为_。最常用的方法是首先用_处理大肠杆菌，目的

11、是_(7) 目的基因是否导入受体细胞，用_技术来检测。目的基因是否表达出相应的蛋白质，除了通过大肠杆菌是否发光来确定外，还可以通过_特异性反应来判断巩固练习1、在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用是( ) A、将目的基因从染色体上切割出来 B、识别并切割特定的DNA核苷酸序列 C、将目的基因与运载体结合 D、将目的基因导入受体细胞2、基因工程中常用细菌等原核生物作受体细胞的原因不包括( ) A、繁殖速度快 B、遗传物质相对较少 C、多为单细胞，操作简便 D、DNA为单链，变异少3、基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是( ) A、限制酶只用于切割获取目的基因

12、B、载体与目的基因一般用同一种限制酶处理 C、基因工程所用的工具酶是限制酶，DNA连接酶 D、带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测4、运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有( ) A、抗虫基因 B、抗虫基因产物 C、新的细胞核 D、相应性状5、转基因动物基因时的受体细胞是( ) A、受精卵 B、精细胞 C、卵细胞 D、体细胞6、作为基因的运输工具运载体，必须具备的条件之一及理由是( ) A、能够在宿主细胞中稳定的保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因 B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达 C、具有某些标

13、记基因，以便目的基因能够与其结合 D、它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳定保存7、(2011南京二模)下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列有关问题。 (1)若限制酶的识别序列和切点是GATC，限制酶识别序列和切点是GGATCC，那么在过程中，应用限制酶_切割质粒，用限制酶_切割抗虫基因。(2)将通过过程得到的大肠杆菌涂布在含有_的培养基上，若能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有 导入。(3)要确定抗虫基因导入后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，则在个体水平上的鉴定过程可简述为：_。 (4)过程所用的现代生物技术称为_，从遗传学角度来看，据细胞通过过程，能形成棉植株的根本原因是细胞具有_。（蛋白质工程）蛋白质工