人教版選修3 1.2 基因工程的基本操作程序 學案.doc

12基因工程的基本操作程序1.基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心，一個基因表達載體的組成，除了目的基因外，還必須有啟動子、終止子以及標記基因等。2將目的基因?qū)胫参锛毎姆椒ㄓ修r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。3將目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ蔑@微注射技術，導入微生物細胞常用感受態(tài)細胞法(ca2處理法)。4檢測目的基因是否導入受體細胞常用dna分子雜交技術；檢測是否轉(zhuǎn)錄，常用分子雜交技術；檢測是否翻譯，常用抗原一抗體雜交技術。一、基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測與鑒定。二、目的基因的獲取1從基因文庫中獲取(1)基因文庫的含義：將含有某種生物不同基因的許多dna片段，導入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因。(2)基因文庫的種類：基因組文庫：包含一種生物的所有基因。部分基因文庫：包含一種生物的一部分基因。2利用pcr技術擴增(1)原理：dna雙鏈復制。(2)過程：3人工合成(1)條件：基因比較小，核苷酸序列又已知。(2)方法：通過dna合成儀用化學方法直接人工合成。三、基因表達載體的構(gòu)建1構(gòu)建基因表達載體的目的(1)使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代。(2)使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。2基因表達載體的組成填圖四、將目的基因?qū)胧荏w細胞1導入植物細胞(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：原理：農(nóng)桿菌ti質(zhì)粒上的tdna可整合到受體細胞的染色體dna上。適用范圍：主要適用于雙子葉植物和裸子植物。(2)基因槍法：常用于單子葉植物。(3)花粉管通道法：目的基因借助花粉管通道進入受體細胞。2導入動物細胞(1)常用方法：顯微注射技術。(2)受體細胞：受精卵。3導入微生物細胞(1)方法：感受態(tài)細胞法，即用ca2處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中dna分子的生理狀態(tài)(這種細胞稱為感受態(tài)細胞)。(2)常用原核生物作為受體細胞的原因：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等。五、目的基因的檢測與鑒定1分子水平的檢測連線2個體水平的鑒定(1)抗蟲或抗病的接種實驗。(2)對基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進行活性比較。1基因工程主要操作步驟的順序是()基因表達載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測與鑒定目的基因的獲取abc d解析：選c基因工程的主要操作步驟順序是：目的基因的獲取基因表達載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測和鑒定。2基因工程的核心是()a目的基因的獲取b基因表達載體的構(gòu)建c將目的基因?qū)胧荏w細胞d目的基因的檢測與鑒定解析：選b基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心步驟。3下列哪項不是基因表達載體的組成部分()a啟動子 b終止密碼子c標記基因 d目的基因解析：選b基因表達載體的組成為：目的基因啟動子終止子標記基因。終止子位于基因的尾端，是一段有特殊結(jié)構(gòu)的dna短片段，可使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來；終止密碼子是mrna上3個相鄰的堿基，使翻譯過程在相應的地方停止。4目前將目的基因?qū)雱游锛毎畛Ｓ?、最有效的方法?)a顯微注射法 b農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法c基因槍法 d花粉管通道法解析：選a顯微注射法是迄今為止轉(zhuǎn)基因動物中采用最多、最有效的一種，將目的基因?qū)雱游锛毎姆椒ā?在基因工程技術中，可能需要用到cacl2處理的環(huán)節(jié)是()a目的基因的提取和導入b目的基因與載體結(jié)合c將目的基因?qū)胧荏w細胞d目的基因的檢測與鑒定解析：選c將目的基因?qū)朐松锸荏w細胞時，首先用ca2處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中dna分子的生理狀態(tài)，然后在一定條件下促進感受態(tài)細胞吸收dna分子，完成轉(zhuǎn)化。1獲取目的基因方法的比較方法基因文庫的構(gòu)建pcr技術擴增人工合成基因組文庫庫(如cdna文庫)過程優(yōu)點操作簡單專一性強可在短時間內(nèi)大量擴增目的基因?qū)Ｒ恍詮姡僧a(chǎn)生自然界中不存在的新基因缺點工作量大、盲目性大、專一性差操作過程較麻煩，技術要求過高需要嚴格控制溫度、技術要求高適用范圍小2rcr反應的過程3pcr技術與生物體內(nèi)dna復制的比較比較項目dna復制pcr技術區(qū)別解旋方式解旋酶催化dna在高溫作用下變性解旋場所細胞內(nèi)(主要在細胞核內(nèi))細胞外(在pcr擴增儀內(nèi))酶dna解旋酶、普通的dna聚合酶等耐熱的dna聚合酶(taq聚合酶)溫度條件細胞內(nèi)溫和條件需控制溫度，在較高溫度下進行合成的對象dna分子dna片段或基因聯(lián)系模板：均需要脫氧核苷酸鏈作為模板進行物質(zhì)合成原料：均為四種脫氧核苷酸酶：均需要dna聚合酶進行催化引物：均需要引物，使dna聚合酶從引物的3端開始連接脫氧核苷酸4基因表達載體的構(gòu)建過程(1)用同一種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，使其產(chǎn)生相同末端。(2)將切下的目的基因片段與切開的質(zhì)粒混合，再加入適量dna連接酶，使目的基因插入質(zhì)粒的切口處，形成一個重組dna分子(重組質(zhì)粒)。構(gòu)建過程如下圖所示：題組沖關1下圖為基因表達載體的模式圖，下列有關基因工程中載體的說法錯誤的是()a基因表達載體的構(gòu)建是在生物體外完成的b任何基因表達載體的構(gòu)建都是一樣的，沒有差別c圖中啟動子位于基因的首端，是rna聚合酶識別和結(jié)合的部位d抗生素抗性基因的作用是作為標記基因，用于鑒別受體細胞中是否導入了目的基因解析：選b由于受體細胞有植物、動物和微生物之分，以及目的基因?qū)胧荏w細胞的方式不同，所以基因表達載體的構(gòu)建也會有所差別，不可能千篇一律。2為從根本上解決水稻中的高植酸問題，可將植酸酶基因?qū)胨?，培育低植酸轉(zhuǎn)基因水稻品種。下圖是獲取植酸酶基因的流程。據(jù)圖回答：(1)圖中基因組文庫_(填“小于”“等于”或“大于”)cdna文庫。(2)b過程需要的酶是_；a、c過程中_(填“可以”或“不可以”)使用同一種探針篩選含目的基因的菌株。(3)目的基因和除可從構(gòu)建的文庫中分離外，還可以分別利用圖中_和_為模板直接進行pcr擴增，該過程中所用酶的顯著特點是_。解析：分析獲取植酸酶基因的流程圖可知，圖中基因組文庫大于cdna文庫。b過程需要的酶應該是逆轉(zhuǎn)錄酶；a、c過程雖然都能獲得含目的基因的菌株，但c中無內(nèi)含子對應的序列，所以不可以使用同一種探針進行篩選。目的基因和除可從構(gòu)建的文庫中分離外，還可以分別利用圖中dna和cdna為模板直接進行pcr擴增，該過程中所用酶的顯著特點是耐高溫。答案：(1)大于(2)逆轉(zhuǎn)錄酶不可以(3)dnacdna耐高溫1將目的基因?qū)胧荏w細胞的方法比較生物類型植物動物微生物受體細胞體細胞受精卵原核細胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法顯微注射技術感受態(tài)細胞法轉(zhuǎn)化過程以農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法為例：將目的基因插入ti質(zhì)粒的tdna上轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌導入植物細胞整合到受體細胞的dna上提取含目的基因的表達載體顯微注射受精卵發(fā)育具有新性狀的個體ca2處理細胞感受態(tài)細胞基因表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收dna分子2目的基因的檢測與鑒定歸納3不同分子檢測的原理、場所、探針的異同(1)進行轉(zhuǎn)錄水平的檢測原理與復制水平的檢測原理是相似的，只是被檢測的物質(zhì)不再是轉(zhuǎn)基因生物的基因組dna，而是轉(zhuǎn)基因生物的細胞內(nèi)的mrna；進行翻譯水平的檢測，則是利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理。(2)不論是復制水平、轉(zhuǎn)錄水平還是翻譯水平的檢測，都是在體外進行的。(3)在dna分子、mrna分子上檢測目的基因是否插入、目的基因是否轉(zhuǎn)錄時，用的探針都是放射性同位素等標記的含有目的基因的dna片段。名師點撥關注基因工程操作過程的四個易誤點(1)限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同：獲取一個目的基因需限制酶剪切2次，共產(chǎn)生4個黏性末端或平末端，切割質(zhì)粒一般只需要限制酶剪切1次，產(chǎn)生2個黏性末端或平末端，因為質(zhì)粒是環(huán)狀dna分子，而目的基因在dna分子鏈上。(2)切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶：如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時，在dna連接酶的作用下，目的基因與載體也可以連接起來。(3)目的基因的插入點不是隨意的：基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位。(4)基因工程操作過程中只有第三步“將目的基因?qū)胧荏w細胞”沒有堿基互補配對現(xiàn)象；第一步利用逆轉(zhuǎn)錄法獲得dna，第二步中的黏性末端連接，第四步利用分子水平雜交的方法檢測，均存在堿基互補配對現(xiàn)象。題組沖關3下列關于目的基因?qū)胧荏w細胞的描述，不正確的是()a基因槍法導入植物體細胞的方法比較經(jīng)濟和有效b顯微注射技術是轉(zhuǎn)基因動物中采用最多的方法c大腸桿菌最常用的轉(zhuǎn)化方法，是使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變d農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参锛毎畛Ｓ玫姆椒ń馕觯哼xa不同受體細胞導入目的基因的方法不同，每種方法都有利弊。目的基因?qū)胫参锛毎Ｓ玫姆椒ㄊ寝r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方法比較經(jīng)濟和有效；目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ玫姆椒ㄊ秋@微注射法；目的基因?qū)氪竽c桿菌細胞最常用的轉(zhuǎn)化方法就是用鈣離子處理細胞，使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變，完成轉(zhuǎn)化。4目的基因?qū)胧荏w細胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性，只有通過鑒定與檢測才能知道。下列屬于目的基因檢測和鑒定的是()檢測受體細胞中是否有目的基因檢測受體細胞中是否有致病基因檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mrna檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)abc d解析：選c目的基因的分子檢測包括三個方面：檢測轉(zhuǎn)基因生物的dna上是否插入了目的基因，方法是采用dna分子雜交技術；檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了相應的 mrna，方法也是使用基因探針與之雜交；檢測目的基因是否翻譯成了相應的蛋白質(zhì)，常用的方法是抗原抗體雜交。隨堂基礎鞏固1下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是()從基因文庫中獲取目的基因利用pcr技術擴增目的基因反轉(zhuǎn)錄法通過dna合成儀利用化學方法人工合成abc d解析：選dpcr利用的是dna雙鏈復制原理，即將雙鏈dna之間的氫鍵打開，變成單鏈dna ，作為聚合反應的模板。反轉(zhuǎn)錄法則是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的mrna為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，先反轉(zhuǎn)錄形成互補的單鏈dna，再合成雙鏈dna。、均不需要模板。2下列關于基因表達載體及其構(gòu)建的相關敘述，不正確的是()a基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因等部分b目的基因主要是指編碼所需蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因c構(gòu)建基因表達載體需用限制酶和dna連接酶d構(gòu)建基因表達載體必須在細胞內(nèi)進行解析：選d一個基因表達載體的組成除目的基因外還必須具有啟動子、終止子、標記基因等部分；目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因；基因表達載體的構(gòu)建是目的基因與載體結(jié)合，在此過程中需用同種限制酶切割目的基因與載體，用dna連接酶將相同的末端連接起來；基因表達載體的構(gòu)建是在細胞外進行的。3下列敘述能表明目的基因完成了表達的是()a抗蟲棉植株中檢測到殺蟲蛋白基因b馬鈴薯塊莖中含有抗病毒的基因c從轉(zhuǎn)基因酵母中提取到干擾素d從大腸桿菌細胞中獲得人胰島素基因的mrna解析：選c抗蟲棉植株中檢測到殺蟲蛋白基因，馬鈴薯塊莖中含有抗病毒基因，說明目的基因已經(jīng)導入受體細胞，但不能判斷目的基因是否表達。從大腸桿菌中獲取人胰島素基因的mrna，說明人胰島素基因已經(jīng)進行了轉(zhuǎn)錄過程，但不能確定是否進行了翻譯過程。4基因工程是在dna分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，無需進行堿基互補配對的步驟是()a人工合成目的基因b基因表達載體的構(gòu)建c將目的基因?qū)胧荏w細胞d目的基因的檢測與鑒定解析：選c將目的基因?qū)胧荏w細胞過程中沒有進行堿基互補配對。5下面甲、乙兩圖表示從細菌細胞中獲取目的基因的兩種方法，以下說法錯誤的是()a甲方法可建立該細菌的基因組文庫b乙方法可建立該細菌的cdna文庫c甲方法需要dna連接酶，而不要限制酶d乙方法需要逆轉(zhuǎn)錄酶參與解析：選c甲方法是以細菌中的dna為基礎，用限制酶進行切割，獲得細菌所有的基因，因此，可以建立基因組文庫，并且能從中選出所需要的目的基因。而乙方法是用逆轉(zhuǎn)錄的方法人工合成目的基因，通過這種方法只能得到生物的部分基因，所以組成的是該細菌的cdna文庫。6pcr技術擴增dna，需要的條件是()目的基因引物四種脫氧核苷酸耐高溫的dna聚合酶mrna核糖體能量a bc d解析：選dpcr技術是一項在生物體外復制特定dna片段的核酸合成技術，條件是有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根據(jù)核苷酸序列合成的引物，原料是四種脫氧核苷酸，也需要多種酶，如taq酶。物質(zhì)的合成需要消耗能量。7如圖是獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的技術流程示意圖。 請回答：(1)ab利用的技術稱為_，其中過程需要熱穩(wěn)定的_酶才能完成。(2)圖中將目的基因?qū)朊藁毎枰?jīng)過過程，該過程為構(gòu)建_，其目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在且可以遺傳給下一代，并能表達。(3)上述流程示意圖中，將目的基因?qū)朊藁毎捎玫姆椒ㄊ莀法，該方法一般_(填“適宜”或“不適宜”)用于將目的基因?qū)雴巫尤~植物。(4)欲確定抗蟲基因在g體內(nèi)是否表達，在個體水平上需要做_實驗。如果抗蟲基因?qū)氤晒?，且與某條染色體的