金版學(xué)案2015-2016學(xué)年生物人教版選修3課件 專題1 第2節(jié) 基因工程基本操作程序

1、生物選修生物選修3 3（人教版）（人教版）專題專題1基因工程基因工程 第第2節(jié)基因工程的基本節(jié)基因工程的基本 操作程序操作程序要點突破要點突破知識點知識點1 1 目的基因的獲取目的基因的獲取獲取目的基因是基因工程實施的第一步，有三種途獲取目的基因是基因工程實施的第一步，有三種途徑可以獲取目的基因，如下圖所示：徑可以獲取目的基因，如下圖所示：1 1從基因文庫獲取。從基因文庫獲取。建立基因文庫的目的就是為獲得大量的目的基因做準(zhǔn)備。建立基因文庫的目的就是為獲得大量的目的基因做準(zhǔn)備。如果基因文庫中含有一種生物所有的基因，這個基因文庫就如果基因文庫中含有一種生物所有的基因，這個基因文庫就叫做基因組文庫。

2、叫做基因組文庫。如果基因文庫中含有一種生物的一部分基因，這個文庫就叫如果基因文庫中含有一種生物的一部分基因，這個文庫就叫做部分基因文庫：如以某生物的做部分基因文庫：如以某生物的mRNAmRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補DNA(cDNA)DNA(cDNA)片段，并與載體連接后儲存在一個受體菌群中的片段，并與載體連接后儲存在一個受體菌群中的cDNAcDNA文庫。基因文庫就相當(dāng)于某種生物的基因倉庫，儲備著文庫?；蛭膸炀拖喈?dāng)于某種生物的基因倉庫，儲備著該生物大量的基因。該生物大量的基因。2 2PCRPCR技術(shù)擴增。技術(shù)擴增。PCRPCR技術(shù)是一項在生物體外復(fù)制特定的技術(shù)是一項在生物體外

3、復(fù)制特定的DNADNA的核酸合成技的核酸合成技術(shù)。它遵循的原理與術(shù)。它遵循的原理與DNADNA復(fù)制原理相同，條件是有一段復(fù)制原理相同，條件是有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根據(jù)該核苷酸序列合成已知的目的基因的核苷酸序列和根據(jù)該核苷酸序列合成的引物，原料是四種脫氧核苷酸，也需要多種酶的引物，原料是四種脫氧核苷酸，也需要多種酶( (如如TaqTaq DNADNA聚合酶等聚合酶等) )。在。在PCRPCR擴增儀上自動復(fù)制。擴增儀上自動復(fù)制。3 3人工合成。人工合成。如果基因比較小，核苷酸序列又是已知的，可以人工合如果基因比較小，核苷酸序列又是已知的，可以人工合成目的基因，該法主要有兩種：反轉(zhuǎn)錄法和

4、化學(xué)合成法。成目的基因，該法主要有兩種：反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。4 4PCRPCR技術(shù)與生物體內(nèi)技術(shù)與生物體內(nèi)DNADNA復(fù)制的比較。復(fù)制的比較。例例1 1在已知某小片段基因堿基序列的情況下，獲得在已知某小片段基因堿基序列的情況下，獲得該基因的最佳方法是該基因的最佳方法是( () )A A用用mRNAmRNA為模板反轉(zhuǎn)錄合成為模板反轉(zhuǎn)錄合成DNADNAB B以以4 4種脫氧核苷酸為原料人工合成種脫氧核苷酸為原料人工合成C C將供體將供體DNADNA片段轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，再進一步篩選片段轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，再進一步篩選D D由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測mRNAmRNA解析：解析：現(xiàn)在

5、已知的條件只是某小片段基因的堿基序列，現(xiàn)在已知的條件只是某小片段基因的堿基序列，而沒有相應(yīng)的而沒有相應(yīng)的mRNAmRNA和蛋白質(zhì)的氨基酸序列，所以只能和蛋白質(zhì)的氨基酸序列，所以只能以以4 4種脫氧核苷酸為原料來人工合成。種脫氧核苷酸為原料來人工合成。答案：答案：B B 變式遷移變式遷移1 1以下關(guān)于以下關(guān)于PCRPCR技術(shù)的說法，不正確的是技術(shù)的說法，不正確的是( () )A A生物體內(nèi)生物體內(nèi)DNADNA的復(fù)制也稱為的復(fù)制也稱為PCRPCRB B該技術(shù)操作過程中要遵循堿基互補配對原則該技術(shù)操作過程中要遵循堿基互補配對原則C CPCRPCR過程中過程中DNADNA的數(shù)量呈指數(shù)形式擴增的數(shù)量呈指

6、數(shù)形式擴增D D可在可在PCRPCR擴增儀中自動完成擴增儀中自動完成解析：解析：PCRPCR是在生物體外復(fù)制特定是在生物體外復(fù)制特定DNADNA的技術(shù)，生物體內(nèi)的技術(shù)，生物體內(nèi)DNADNA的自我復(fù)制不叫的自我復(fù)制不叫PCRPCR技術(shù)。技術(shù)。答案：答案：A A知識點知識點2 2 基因表達載體的構(gòu)建（基因工程的核心）基因表達載體的構(gòu)建（基因工程的核心）1 1構(gòu)建目的：其目的是使目的基因構(gòu)建目的：其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。達和發(fā)揮作用。2 2構(gòu)建的基因表達載體的組成：

7、目構(gòu)建的基因表達載體的組成：目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因( (如右圖如右圖) )。例例2 2基因工程又叫基因拼接技術(shù)，請回答下列問題?；蚬こ逃纸谢蚱唇蛹夹g(shù)，請回答下列問題。(1)(1)在該技術(shù)中，用人工合成方法獲得目的基因的途在該技術(shù)中，用人工合成方法獲得目的基因的途徑之一是：以目的基因轉(zhuǎn)錄的徑之一是：以目的基因轉(zhuǎn)錄的_為模板，為模板，_形成互補的單鏈形成互補的單鏈DNADNA，然后在酶的作用下合，然后在酶的作用下合成成_。(2)(2)基因工程中常用的受體細(xì)胞有細(xì)菌、真菌和基因工程中常用的受體細(xì)胞有細(xì)菌、真菌和_。解析：解析：在基因工程中，人工合成目的

8、基因的途在基因工程中，人工合成目的基因的途徑有兩條，其中之一就是以信使徑有兩條，其中之一就是以信使RNARNA為模板經(jīng)為模板經(jīng)過反轉(zhuǎn)錄合成目的基因?；蚬こ讨谐Ｓ玫氖苓^反轉(zhuǎn)錄合成目的基因?；蚬こ讨谐Ｓ玫氖荏w細(xì)胞有細(xì)菌、真菌和動植物細(xì)胞。體細(xì)胞有細(xì)菌、真菌和動植物細(xì)胞。答案：答案：(1)(1)信使信使RNA(mRNA)RNA(mRNA)反轉(zhuǎn)錄雙鏈反轉(zhuǎn)錄雙鏈DNA(DNA(目的基因目的基因) )(2)(2)動植物細(xì)胞動植物細(xì)胞 變式遷移變式遷移2如圖為基因表達載體的模式圖。下列有關(guān)基因工程中如圖為基因表達載體的模式圖。下列有關(guān)基因工程中載體的說法，錯誤的是載體的說法，錯誤的是()A A基因工程的

9、核心步驟是基因表達載體構(gòu)建基因工程的核心步驟是基因表達載體構(gòu)建B B任何基因表達載體的構(gòu)建都是一樣的，沒有差別任何基因表達載體的構(gòu)建都是一樣的，沒有差別C C圖中啟動子位于基因的首端，是圖中啟動子位于基因的首端，是RNARNA聚合酶識別和結(jié)合的聚合酶識別和結(jié)合的部位部位D D抗生素抗性基因的作用是作為標(biāo)記基因，用于鑒別受體細(xì)抗生素抗性基因的作用是作為標(biāo)記基因，用于鑒別受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因胞中是否導(dǎo)入了目的基因解析：解析：由于受體細(xì)胞有植物、動物和微生物之分，以及目的由于受體細(xì)胞有植物、動物和微生物之分，以及目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方式不同，因此，基因表達載體的構(gòu)建基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方式不

10、同，因此，基因表達載體的構(gòu)建也會有所差別，不可能是千篇一律的。也會有所差別，不可能是千篇一律的。答案：答案：B B知識點知識點3 3 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因進入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)目的基因進入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程，稱為轉(zhuǎn)化?；蚬こ叹S持穩(wěn)定和表達的過程，稱為轉(zhuǎn)化?；蚬こ讨谐Ｓ玫氖荏w細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土中常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞等。受體細(xì)胞壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞等。受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入方法不同。不同，導(dǎo)入方法不同。例例3 3下列關(guān)于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的描述不正確下列關(guān)于目的

11、基因?qū)胧荏w細(xì)胞的描述不正確的是的是( () )A A基因槍法導(dǎo)入植物體細(xì)胞的方法比較經(jīng)濟有效基因槍法導(dǎo)入植物體細(xì)胞的方法比較經(jīng)濟有效B B顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動物中采用最多的方法顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動物中采用最多的方法C C大腸桿菌最常用的轉(zhuǎn)化方法是使細(xì)胞的生理狀態(tài)大腸桿菌最常用的轉(zhuǎn)化方法是使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變發(fā)生改變D D農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞最常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞最常用的方法的方法解析：解析：不同生物目的基因?qū)氲姆椒ú煌?。目的基不同生物目的基因?qū)氲姆椒ú煌?。目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，

12、該方法比較經(jīng)濟有效，還有基因槍法和花粉管通道法，法比較經(jīng)濟有效，還有基因槍法和花粉管通道法，但基因槍法成本較高；目的基因?qū)雱游锛?xì)胞常用但基因槍法成本較高；目的基因?qū)雱游锛?xì)胞常用的方法是顯微注射法；大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化的方法是顯微注射法；大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法就是用鈣離子處理細(xì)胞，使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)方法就是用鈣離子處理細(xì)胞，使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變，完成轉(zhuǎn)化過程。生改變，完成轉(zhuǎn)化過程。答案：答案：A A 變式遷移變式遷移3 3采用基因工程方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的采用基因工程方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是做法正確的是( () )將毒素蛋白質(zhì)注射到棉花受精卵中

13、將毒素蛋白質(zhì)注射到棉花受精卵中將編碼毒素蛋將編碼毒素蛋白的白的DNADNA序列注射到受精卵中序列注射到受精卵中將編碼毒素蛋白質(zhì)的將編碼毒素蛋白質(zhì)的DNADNA序列與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)序列與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞再進行組織培養(yǎng)胞再進行組織培養(yǎng)將編碼毒素蛋白質(zhì)將編碼毒素蛋白質(zhì)DNADNA序列與細(xì)菌序列與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵A A B B C C D D解析：解析：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，使目的基因能目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，使目的基因能在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且遺傳給下一代，同在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且

14、遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用，必須構(gòu)建表時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用，必須構(gòu)建表達載體。只有構(gòu)建表達載體才能有利于基因表達，達載體。只有構(gòu)建表達載體才能有利于基因表達，有利于篩選，也能更好地增強目的基因的表達水有利于篩選，也能更好地增強目的基因的表達水平。如果不構(gòu)建表達載體，即使導(dǎo)入目的基因也平。如果不構(gòu)建表達載體，即使導(dǎo)入目的基因也不能穩(wěn)定遺傳，所以不能直接注射。不能穩(wěn)定遺傳，所以不能直接注射。答案：答案：C C點評：點評：(1)(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中有二次拼接和二次導(dǎo)入。第一農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中有二次拼接和二次導(dǎo)入。第一次拼接是將目的基因拼接到次拼接是將目的基因拼接到TiTi質(zhì)

15、粒上質(zhì)粒上T TDNADNA的中間部位，的中間部位，第二次拼接第二次拼接( (非人工操作非人工操作) )指被插入目的基因的指被插入目的基因的T TDNADNA被被拼接到受體細(xì)胞的染色體拼接到受體細(xì)胞的染色體DNADNA上；第一次導(dǎo)入是將含目的上；第一次導(dǎo)入是將含目的基因的基因的TiTi質(zhì)粒重新導(dǎo)入農(nóng)桿菌，第二次導(dǎo)入質(zhì)粒重新導(dǎo)入農(nóng)桿菌，第二次導(dǎo)入( (非人工操作非人工操作) )是指含目的基因的是指含目的基因的T TDNADNA進入受體細(xì)胞。進入受體細(xì)胞。(2)(2)因為動物體細(xì)胞的全能性受到一定限制，故一般將目因為動物體細(xì)胞的全能性受到一定限制，故一般將目的基因?qū)雱游锏氖芫鸦蚵鸭?xì)胞，而不是體

16、細(xì)胞；植的基因?qū)雱游锏氖芫鸦蚵鸭?xì)胞，而不是體細(xì)胞；植物體細(xì)胞的全能性相對容易表達，故一般將目的基因?qū)矬w細(xì)胞的全能性相對容易表達，故一般將目的基因?qū)胫参锏捏w細(xì)胞，然后再通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得轉(zhuǎn)入植物的體細(xì)胞，然后再通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因植株?；蛑仓?。知識點知識點4 4 目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定原因：一是目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的成功率很低；原因：一是目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的成功率很低；二是即使目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞，但在受體細(xì)二是即使目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞，但在受體細(xì)胞中成功表達的概率也很低，故最后需要從分子胞中成功表達的概率也很低，故最后需要從分子水平、個體水平等

17、方面進行目的基因的檢測與鑒水平、個體水平等方面進行目的基因的檢測與鑒定。定。例例4 4利用外源基因在受體細(xì)胞中表達，可生產(chǎn)人類所需利用外源基因在受體細(xì)胞中表達，可生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達的是中表達的是( () )A A棉花二倍體細(xì)胞中檢測到細(xì)菌的抗蟲基因棉花二倍體細(xì)胞中檢測到細(xì)菌的抗蟲基因B B大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNAmRNAC C山羊乳腺細(xì)胞中檢測到人生長激素的山羊乳腺細(xì)胞中檢測到人生長激素的DNADNA序列序列D D酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白酵母菌細(xì)

18、胞中提取到人干擾素蛋白解析：解析：基因的表達即能在受體細(xì)胞中提取到由目的基因基因的表達即能在受體細(xì)胞中提取到由目的基因控制合成的蛋白質(zhì)?？刂坪铣傻牡鞍踪|(zhì)。答案：答案：D D 變式遷移變式遷移4 4下列技術(shù)中不是依據(jù)下列技術(shù)中不是依據(jù)DNADNA分子雜交原理的是分子雜交原理的是( () )A A檢測目的基因是否導(dǎo)入了受體細(xì)胞檢測目的基因是否導(dǎo)入了受體細(xì)胞B B檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄了檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄了mRNAmRNAC C檢測目的基因是否翻譯合成蛋白質(zhì)檢測目的基因是否翻譯合成蛋白質(zhì)D D快速靈敏地檢測飲用水中病毒的含量快速靈敏地檢測飲用水中病毒的含量解析：解析：DNADNA分子雜交就是不同來源

19、的分子雜交就是不同來源的DNADNA分子的分子的單鏈按堿基互補配對原則結(jié)合在一起，形成雜單鏈按堿基互補配對原則結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈的過程。合雙鏈的過程。B B項利用了分子雜交技術(shù)項利用了分子雜交技術(shù)(DNA(DNA與與mRNAmRNA之間雜交之間雜交) )。檢測目的基因是否翻譯合。檢測目的基因是否翻譯合成蛋白質(zhì)依據(jù)的是抗原成蛋白質(zhì)依據(jù)的是抗原抗體雜交原理，未用抗體雜交原理，未用到到DNADNA分子雜交原理。分子雜交原理。答案：答案：C C點評：點評：(1)(1)涉及目的基因的檢測與鑒定習(xí)題時，應(yīng)注意涉及目的基因的檢測與鑒定習(xí)題時，應(yīng)注意審題，辨清要求從審題，辨清要求從“分子水平分子水平”還

20、是從還是從“個體水平個體水平”。(2)DNA(2)DNA探針及其應(yīng)用：探針及其應(yīng)用：DNADNA探針是指用熒光或放射性同位素標(biāo)記的探針是指用熒光或放射性同位素標(biāo)記的DNADNA分子，分子，其應(yīng)用依據(jù)的原理是其應(yīng)用依據(jù)的原理是DNADNA分子雜交。分子雜交。應(yīng)用：應(yīng)用：DNADNA探針可用來檢測探針可用來檢測DNADNA或或RNARNA分子，因此其應(yīng)分子，因此其應(yīng)用廣泛，如：用廣泛，如：a a從基因文庫中準(zhǔn)確提取目的基因。從基因文庫中準(zhǔn)確提取目的基因。b b檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNADNA上是否插入了上是否插入了目的基因和檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了目的基因和檢測目的基因是否

21、轉(zhuǎn)錄出了mRNAmRNA。c c鑒定物種親緣關(guān)系。鑒定物種親緣關(guān)系。d d疾病的診斷和治療。疾病的診斷和治療。e e環(huán)境監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測。本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)核心歸納核心歸納1 1基因工程的基本操作程序有：目的基因的獲基因工程的基本操作程序有：目的基因的獲?。换虮磉_載體的構(gòu)建；將目的基因?qū)肴。换虮磉_載體的構(gòu)建；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；目的基因的檢測與鑒定。受體細(xì)胞；目的基因的檢測與鑒定。2 2目的基因是指編碼蛋白質(zhì)的基因和具調(diào)控作用目的基因是指編碼蛋白質(zhì)的基因和具調(diào)控作用的因子。其獲取方法有：的因子。其獲取方法有：從基因文庫中獲??；從基因文庫中獲?。焕美肞CRPCR技術(shù)獲?。患夹g(shù)獲??；人工合成。人工合成。3 3基因表達載體由目的基因、啟動子、終止子和基因表達載體由目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等組成。標(biāo)記基因等組成。4 4將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；法；基因槍法；基因槍法；花粉管通道法?；ǚ酃芡ǖ婪?。5 5將目的基因?qū)?/p>