新教材2023年高中生物第3章基因工程第2節(jié)基因工程的基本操作程序學案新人教版選擇性必修3

第2節(jié)基因工程的基本操作程序新課程標準核心素養(yǎng)1．闡明基因工程的原理和基本操作程序。2．針對人類生產(chǎn)或生活中的某一需求，選取適當?shù)幕蚬こ痰募夹g和方法，嘗試設計獲得某一轉基因產(chǎn)品的方案。3．嘗試進行PCR的基本操作并用電泳鑒定PCR的產(chǎn)物。1．科學思維——結合生產(chǎn)實例，舉例說出基因工程的基本操作程序。2．科學探究——針對人類生產(chǎn)和生活的某一需求，嘗試提出初步的基因工程構想，完成初步設計。知識導圖必備知識·夯實雙基一、目的基因的篩選與獲取1．目的基因(1)概念：用于改變__受體細胞性狀__或獲得__預期表達產(chǎn)物__等的基因。(2)實例：培養(yǎng)轉基因抗蟲棉用到的目的基因是__Bt抗蟲蛋白基因__。2．獲取方法特別提醒：引物是依據(jù)目的基因的已知序列設計而成的，其提供3′端，以便DNA聚合酶催化單個脫氧核苷酸連接。二、基因表達載體的構建1．構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]3．基因表達載體的構建首先用一定的__限制酶__切割載體，使它出現(xiàn)一個切口，然后用__同種__限制酶或__能產(chǎn)生相同末端__的限制酶切割目的基因的DNA片段，再利用__DNA連接酶__將目的基因片段拼接到載體的切口處。三、將目的基因導入受體細胞1．轉化：目的基因進入受體細胞內(nèi)，并在受體細胞內(nèi)__維持穩(wěn)定__和__表達__的過程。2．目的基因導入受體細胞的方法(1)目的基因導入植物細胞①花粉管通道法Ⅰ．用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入__子房__中。Ⅱ．在植物受粉后的一定時間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借__花粉管通道__進入__胚囊__。②農(nóng)桿菌轉化法Ⅰ．農(nóng)桿菌的特點：農(nóng)桿菌自然條件下侵染__雙子葉__植物和__裸子__植物；農(nóng)桿菌的Ti質粒上的__T－DNA__能夠整合到所侵染細胞的__染色體DNA__上。Ⅱ．轉化方法：將目的基因插入農(nóng)桿菌__Ti質粒的T－DNA__中，讓農(nóng)桿菌侵染植物細胞。(2)目的基因導入動物細胞①常用方法：__顯微注射__法。②常用受體細胞：__受精卵__。(3)目的基因導入微生物細胞①方法：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)，然后將重組表達載體導入其中。②常用受體細胞：原核細胞(使用最廣泛的是大腸桿菌)。四、目的基因的檢測與鑒定1．分子水平檢測(1)通過__PCR__等技術檢測受體細胞染色體DNA上是否插入了目的基因或檢測目的基因是否轉錄出mRNA。(2)從轉基因生物中提取蛋白質用相應的抗體進行__抗原—抗體__雜交，檢測目的基因是否翻譯成了蛋白質。2．個體水平鑒定包括抗蟲、抗病的接種實驗，以確定是否有抗性及抗性程度。基因工程產(chǎn)品需要與天然產(chǎn)品活性進行比較等。五、DNA片段的擴增及電泳鑒定1．實驗基礎(1)PCR原理：利用了__DNA的熱變性__原理，通過調節(jié)溫度來控制DNA雙鏈的解聚與結合。(2)電泳：DNA分子具有可解離的基團，在一定的pH下，這些基團可以帶上正電荷或負電荷。在電場的作用下，這些帶電分子會向著與它所帶電荷相反的電極移動，這個過程就是電泳。(3)PCR的產(chǎn)物一般通過瓊脂糖凝膠電泳來鑒定。在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的__大小和構象__等有關。2．實驗步驟eq\x(\a\al(配制PCR,反應體系))→用__微量移液器__在微量離心管內(nèi)依次加入PCR反應體系配方中的各組分，并離心↓eq\x(進行PCR)→設置好相關參數(shù)，將微量離心管放入__PCR儀__中進行反應↓eq\x(\a\al(配制瓊脂,糖溶液))→根據(jù)待分離DNA片段的大小，用電泳緩沖液配制瓊脂糖溶液，并加入適量__核酸染料__混勻↓eq\x(制備凝膠)→將溫熱的瓊脂糖溶液迅速倒入模具，插入合適大小的梳子，以形成__加樣孔__，待凝膠溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝膠放入電泳槽內(nèi)↓eq\x(加樣)→將擴增得到的PCR產(chǎn)物與凝膠載樣緩沖液(內(nèi)含指示劑)的混合液緩慢注入凝膠的加樣孔內(nèi)(留一個加樣孔加入指示分子大小的標準參照物)↓eq\x(電泳)→接通電源，進行電泳。待指示劑前沿遷移接近__凝膠邊緣__時，停止電泳↓eq\x(\a\al(觀察電泳,鑒定結果))→eq\x(取出凝膠置于紫外燈下觀察和照相)┃┃學霸記憶__■1．基因工程的基本操作程序有：(1)目的基因的篩選與獲?。?2)基因表達載體的構建；(3)將目的基因導入受體細胞；(4)目的基因的檢測與鑒定。2．PCR反應液中需要提供DNA模板、分別與兩條模板鏈結合的2種引物、4種脫氧核苷酸和耐高溫的DNA聚合酶。3．PCR反應中每次循環(huán)一般可分為變性、復性、延伸三步。4．基因表達載體的構建是基因工程的核心，基因表達載體是載體的一種，除了目的基因外，它還必須有啟動子、終止子以及標記基因等。5．將目的基因導入植物細胞的方法有農(nóng)桿菌轉化法和花粉管通道法。6．將目的基因導入動物細胞常用顯微注射技術，導入微生物細胞常用感受態(tài)細胞法(Ca2＋處理法)。7．分子水平的檢測：檢測目的基因是否插入受體細胞的DNA中；檢測目的基因是否轉錄出了mRNA；檢測目的基因是否翻譯出相應蛋白質。8．目的基因的檢測與鑒定也可以在個體生物學水平進行鑒定。┃┃活學巧練__■1．從已知結構和功能清晰的基因中篩選目的基因是獲取目的基因的一種有效方法。(√)2．Taq酶是用PCR儀對DNA分子擴增過程中常用的一種耐高溫的DNA連接酶。(×)3．基因表達載體中啟動子是DNA聚合酶識別和結合的部位。(×)4．將重組表達載體導入動物受精卵常用顯微注射法。(√)5．轉基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定必須通過分子檢測才能達到目的。(×)6．可通過PCR等技術檢測棉花的染色體上是否插入了Bt基因。(√)思考：1．PCR擴增目的基因時，復性溫度的設定是成敗的關鍵。復性溫度過高會破壞引物與模板的堿基配對，復性溫度過低又會造成引物不能與DNA模板鏈的特定部位結合。復性溫度的設定與引物長度、堿基組成有關，假設引物的長度相同，在GC含量高時，對復性溫度的設定有什么要求？說明理由。提示：在引物的GC含量高時，設定的復性溫度要高一些。因為DNA分子中G—C之間有三個氫鍵，A—T之間有兩個氫鍵。2．在利用PCR獲取和擴增目的基因時，從第幾輪循環(huán)才會產(chǎn)生完整的目的基因？提示：第3輪3．農(nóng)桿菌轉化法是將目的基因導入雙子葉植物和裸子植物的一種方法，原因是雙子葉植物和裸子植物能夠產(chǎn)生一種吸引農(nóng)桿菌的化學物質，而單子葉植物不能產(chǎn)生這種物質，能不能利用農(nóng)桿菌轉化法將目的基因導入單子葉植物？說明原因。提示：能，可從雙子葉植物中提取該化合物，再用該化合物處理單子葉植物細胞，然后就可用農(nóng)桿菌轉化法將目的基因導入單子葉植物細胞。4．將目的基因導入動物的受體細胞除了受精卵外，還可以選擇什么細胞？提示：還可以將目的基因導入胚胎干細胞，因為胚胎干細胞也能發(fā)育成動物體。課內(nèi)探究·名師點睛知識點目的基因的獲取1．目的基因用于改變受體細胞性狀或獲得預期表達產(chǎn)物等的基因，主要是指編碼蛋白質的基因。2．獲取方法(1)從基因文庫中獲取。(2)利用PCR技術擴增。(3)通過化學方法人工合成。3．PCR反應(1)條件①模板：DNA母鏈(目的基因所在的DNA片段)。②酶：耐高溫的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)。③兩種引物：分別與兩條模板鏈相結合。④原料：四種脫氧核苷酸。(2)過程過程說明圖解變性溫度上升到90℃左右，雙鏈DNA解聚為單鏈復性溫度下降到50℃左右，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合延伸溫度上升到72℃左右，溶液中的4種脫氧核苷酸在耐高溫的DNA聚合酶的作用下從引物起始合成互補鏈，可使新鏈由5′端向3′端延伸(3)結果上述三步反應完成后，一個DNA分子就變成了兩個DNA分子，隨著重復次數(shù)的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反應過程都是在PCR擴增儀中完成的。知識貼士關于引物①概念：引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸。用于PCR的引物長度一般為20～30個核苷酸。②作用：使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸，見下圖：③eq\a\vs4\al(引物,類型)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(自然引物（細胞內(nèi)的DNA復制）：主要為RNA,人工引物（PCR）：DNA單鏈（主要）或RNA))┃┃典例剖析__■典例1下列有關PCR技術的敘述，錯誤的是(B)A．PCR技術的原理是DNA半保留復制B．變性過程中破壞的是磷酸二酯鍵C．復性過程中引物與DNA模板鏈的結合是依靠堿基互補配對原則完成的D．延伸過程中需要耐高溫的DNA聚合酶、四種脫氧核苷酸等，無需添加ATP解析：PCR是一項根據(jù)DNA半保留復制的原理，在體外提供參與DNA復制的各種組分與反應條件，對目的基因的核苷酸序列進行大量復制的技術，A正確；變性過程是目的基因DNA受熱變性后解聚為單鏈，破壞的是氫鍵，B錯誤；引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸，復性過程中引物與DNA模板鏈的結合是依靠堿基互補配對原則完成的，C正確；延伸過程中需要模板DNA、四種脫氧核苷酸、耐高溫的DNA聚合酶等，無需添加ATP，D正確。┃┃變式訓練__■1．用PCR擴增下面的DNA片段：5′－GACCTGTGAATC……CATACGGGATTG－3′3′－CTGGACACTTCG……GTATGCCCTAAC－5′供選擇的引物有：①5′－GACCTGTGGAAGC－3′、②5′－CATACGGGATTG－3′、③5′－GTATGCCCTAAC－3′、④5′－CAATCCCGTATG－3′共四種，應選擇(D)A．①② B．②③C．③④ D．①④解析：用PCR擴增DNA片段的過程中，在引物作用下，DNA聚合酶從引物3′端開始延伸DNA鏈，即DNA的合成方向是從子鏈的5′端→3′端延伸的，故引物的堿基序列應與每條模板鏈5′端的一段核苷酸鏈的堿基序列相同，即應以模板鏈5′端的一段脫氧核苷酸單鏈片段作為引物；由題干信息分析可知，5′端的堿基序列是5′－GACCTGTGAATC和5′－CAATCCCGTATG，故對應的引物為①5′－GACCTGTGGAAGC－3′和④5′－CAATCCCGTATG－3′，故選D。知識點基因表達載體的構建1．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．地位：基因工程的核心步驟。3．基因表達載體的組成4．過程知識貼士啟動子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子(1)啟動子位于基因的上游，是RNA聚合酶識別和結合的部位，與終止子一樣都位于DNA片段上，分別控制轉錄過程的啟動和終止。(2)起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過程的啟動和終止。┃┃典例剖析__■典例2在基因表達載體的構建中，下列說法不正確的是(B)①一個基因表達載體的組成只包括目的基因、啟動子、終止子②有了啟動子才能驅動基因轉錄出mRNA③終止子的作用是使轉錄在所需要的地方停止④所有基因表達載體的構建是完全相同的⑤必須在細胞內(nèi)進行A．②③⑤ B．①④⑤C．①②⑤ D．③④解析：基因表達載體的構建是基因工程的核心內(nèi)容，一個表達載體的組成，除了目的基因外，還有啟動子、終止子和標記基因等，①錯誤；啟動子是RNA聚合酶的結合位點，有了它才能驅動基因轉錄出mRNA，②正確；終止子控制著轉錄的結束，③正確；由于受體細胞有植物、動物以及微生物之分，以及目的基因導入受體細胞的方法不同，因此基因表達載體的構建是不完全相同的，④錯誤；基因表達載體的構建必須在細胞外進行，⑤錯誤。②③正確，①④⑤錯誤。故選B。┃┃變式訓練__■2．下圖甲、乙中的箭頭表示三種限制性內(nèi)切核酸酶的酶切位點，AmpR表示氨芐青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列敘述正確的是(D)A．圖甲中的質粒用BamHⅠ切割后，含有4個游離的磷酸基團B．在構建重組質粒時，可用PstⅠ和BamHⅠ切割質粒和外源DNAC．導入目的基因的大腸桿菌可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長D．用PstⅠ和HindⅢ酶切，可以保證重組DNA序列的唯一性解析：圖甲中的質粒用BamHⅠ切割后，會打開一個切口，故有2個游離的磷酸基團，A錯誤；在構建重組質粒時，不能用BamHⅠ切割外源DNA，因為BamHⅠ會破壞目的基因，B錯誤；操作中獲取目的基因時會用到PstⅠ，但甲中該酶會破壞氨芐青霉素抗性基因，因此導入目的基因的大腸桿菌不能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長，C錯誤；用PstⅠ和HindⅢ酶切，可以避免自身環(huán)化，保證重組DNA序列的唯一性，D正確。知識點目的基因導入受體細胞1．導入的方法受體細胞類型方法說明特點植物細胞農(nóng)桿菌轉化法將目的基因插入Ti質粒的T－DNA上→轉入農(nóng)桿菌→導入植物細胞→插入植物細胞中的染色體DNA上→目的基因表達經(jīng)濟、有效，適合于雙子葉植物和裸子植物花粉管通道法在植物受粉后，花粉形成的花粉管還未愈合前，剪去柱頭→滴加DNA(含目的基因)，使目的基因借助花粉管通道進入受體細胞→目的基因表達簡便、經(jīng)濟，我國科學家獨創(chuàng)動物細胞顯微注射法目的基因片段受精卵的核內(nèi)→將受精卵移植到雌性動物的輸卵管或子宮內(nèi)→使受精卵發(fā)育成轉基因動物將目的基因導入動物細胞的最有效的方法微生物細胞Ca2＋處理法(感受態(tài)細胞法)Ca2＋處理微生物細胞→感受態(tài)細胞→將基因表達載體與感受態(tài)細胞混合在緩沖液中→在一定溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉化過程簡便、經(jīng)濟、有效2．目的基因在受體細胞中的位置不同會引起遺傳上的差別(1)圖中a細胞減數(shù)分裂時，細胞質是不均分的，子細胞不一定含有目的基因。(2)圖中b在進行細胞減數(shù)分裂時，細胞核中的DNA經(jīng)復制后平均分配到兩個子細胞中，保證了親子代遺傳性狀的穩(wěn)定性，細胞中目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達。知識貼士在將目的基因導入受體細胞之前，都必須進行基因表達載體的構建，也就是說導入受體細胞的必須是重組DNA分子，而不是直接導入目的基因。┃┃典例剖析__■典例3農(nóng)桿菌轉化法轉移目的基因進入受體細胞后，目的基因插入的位置是(B)A．Ti質粒上 B．受體細胞染色體DNA上C．T－DNA D．農(nóng)桿菌的擬核解析：目的基因進入受體細胞后，要能正常表達，就必須插入受體細胞染色體DNA上。┃┃變式訓練__■3．下列有關將目的基因導入受體細胞的敘述，正確的是(A)A．將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉化法B．原核生物有繁殖快、遺傳物質少等特點，可用于生產(chǎn)各種有生物活性的蛋白質C．基因槍法是將目的基因導入動物細胞中最為有效的方法D．可將含有目的基因的植物病毒作為載體導入Ca2＋處理后的大腸桿菌細胞解析：原核生物的細胞中沒有內(nèi)質網(wǎng)和高爾基體，不能對蛋白質進行加工，故生產(chǎn)的蛋白質可能沒有生物活性；將目的基因導入動物細胞最常用的方法是顯微注射技術；植物病毒只侵染植物細胞。知識點目的基因的檢測與鑒定1．目的基因的檢測與鑒定2．不同分子檢測原理的異同(1)檢測目的基因是否插入受體DNA中、目的基因是否轉錄時，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。檢測原理都是堿基互補配對原則，只是被檢測的物質不同，一個是轉基因生物的基因組DNA，一個是轉基因生物細胞內(nèi)的mRNA。(2)進行翻譯水平的檢測，通常以目的基因表達產(chǎn)物(蛋白質)作抗原，制備相應抗體，檢測轉基因生物的蛋白質，利用抗原與抗體特異性結合的原理。(3)不論是復制水平、轉錄水平還是翻譯水平的檢測，都是在體外進行的。知識貼士基因工程操作過程中堿基互補配對現(xiàn)象基因工程操作過程中只有第三步“將目的基因導入受體細胞”沒有堿基互補配對現(xiàn)象；第一步篩選與獲取目的基因，用人工合成、PCR獲取或基因文庫獲取，三種常用方法都涉及堿基互補配對；第二步基因表達載體的構建中DNA連接酶連接目的基因與質粒載體，第四步利用分子雜交的方法檢測(DNA、mRNA)，也都存在堿基互補配對現(xiàn)象。┃┃典例剖析__■典例4轉基因抗蟲棉培育過程中，下列有關目的基因檢測與鑒定方法的敘述，錯誤的是(A)A．檢測抗蟲基因是否導入——農(nóng)桿菌轉化法B．檢測抗蟲基因是否轉錄——PCR技術C．檢測抗蟲基因是否翻譯——抗原—抗體雜交D．檢測抗蟲蛋白生物功能——抗蟲接種實驗解析：農(nóng)桿菌轉化法是將抗蟲基因導入植物細胞的方法，不能用于檢測目的基因是否導入受體細胞，A錯誤；可用PCR技術檢測抗蟲基因是否轉錄出mRNA，B正確；檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，常用抗原—抗體雜交，C正確；檢測抗蟲蛋白生物功能，可在個體水平上進行抗蟲接種實驗，D正確。┃┃變式訓練__■4．在判斷抗蟲基因是否成功轉入棉花基因組的方法中，不屬于分子檢測的是(A)A．通過觀察害蟲吃棉葉是否死亡B．檢測目的基因片段與DNA探針能否形成雜交帶C．檢測目的基因轉錄形成的mRNA與DNA探針能否形成雜交帶D．檢測目的基因表達產(chǎn)物蛋白質能否與特定抗體形成雜交帶解析：A項屬于個體生物學水平的鑒定，不是分子檢測。B、C兩項為分子檢測，利用分子雜交技術，觀察目的基因及目的基因轉錄形成的mRNA能否與DNA探針進行雜交形成雜交帶；D項也為分子檢測內(nèi)容，利用抗原—抗體雜交的原理，檢測基因表達產(chǎn)物能否與特定抗體形成雜交帶。知識點DNA片段的擴增及電泳鑒定1．實驗原理(1)DNA片段的擴增：利用PCR可以在體外進行DNA片段的擴增。(2)電泳：DNA分子具有可解離的基團，在一定的pH下，這些基團可以帶上正電荷或負電荷。在電場的作用下，這些帶電分子會向著與它所帶電荷相反的電極移動，這個過程就是電泳。(3)電泳鑒定：PCR的產(chǎn)物一般通過瓊脂糖凝膠電泳來鑒定。在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的大小和構象等有關。凝膠中的DNA分子通過染色，可以在波長為300nm的紫外燈下被檢測出來。2．操作步驟(1)加樣：按照PCR反應體系的配方將所有組分加入微量離心管中，將微量離心管放入離心機里，離心約10s，使反應液集中在離心管底部。(2)反應：將微量離心管放入PCR儀中，設置程序進行反應(可參照下表內(nèi)容進行設置)。循環(huán)程序變性復性延伸預變性94℃，5min//30次94℃，30s55℃，30s72℃，1min最后1次94℃，1min55℃，30s72℃，1min(3)制膠：根據(jù)待分離DNA片段的大小，制備瓊脂糖凝膠。一般配制質量體積比為0.8%～1.2%的瓊脂糖溶液。制好的凝膠放入電泳槽中，加電泳緩沖液，以沒過凝膠1mm為宜。(4)點樣：將擴增得到的PCR產(chǎn)物與凝膠載樣緩沖液(內(nèi)含指示劑)混合，再用微量移液器將混合液緩慢注入凝膠的加樣孔內(nèi)。留一個加樣孔加入指示分子大小的標準參照物。(5)電泳：待指示劑前沿遷移接近凝膠邊緣時，停止電泳。(6)觀察：取出凝膠置于紫外燈下觀察和照相。3．注意事項(1)為避免外源DNA等因素的污染，PCR實驗中使用的微量離心管、槍頭、蒸餾水等在使用前必須進行高壓滅菌處理。(2)PCR所用的緩沖液和酶應分裝成小份，并在－20℃儲存。使用前，將所需試劑從冰箱拿出，放在冰塊上緩慢融化。(3)在向微量離心管中添加反應組分時，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換。(4)在進行操作時，一定要戴好一次性手套。┃┃典例剖析__■典例5在基因工程操作中，科研人員利用識別兩種不同序列的限制酶(R1和R2)處理基因表達載體，進行聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測，結果如圖所示。以下相關敘述錯誤的是(D)A．該載體最可能為環(huán)形DNA分子B．兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點C．限制酶R1與R2的酶切位點最短相距約200bpD．限制酶切割時會導致作用位點的氫鍵和肽鍵斷裂解析：當僅用一種限制酶切割載體時，僅產(chǎn)生一種長度約為800bp的DNA片段，因此該載體最有可能為環(huán)狀DNA分子，A正確；兩種限制酶同時切割時則產(chǎn)生兩種長度的DNA片段，所以兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點，B正確；兩種限制酶同時切割時則產(chǎn)生長度約為600bp和200bp的兩種DNA片段，所以兩種限制酶的酶切位點最短相距約200bp，C正確；限制酶切割DNA分子，破壞的是作用位點的磷酸二酯鍵，D錯誤。┃┃變式訓練__■5．對禽流感的確診，先用PCR技術將標本基因大量擴增，然后利用基因探針，測知待測標本與探針核酸的堿基異同。如圖P表示禽流感病毒探針基因在凝膠的電泳標記位置，甲、乙、丙、丁是四份送檢樣品在測定后的電泳標記位置，哪份標本最有可能被確診為禽流感(C)A．甲 B．乙C．丙 D．丁解析：據(jù)圖分析，圖中P表示禽流感病毒探針基因在凝膠的電泳標記位置，甲、乙、丙、丁是四份送檢樣品在測定后的電泳標記位置，其中丙的電泳位置與P最接近，因此最有可能被確診為禽流感。指點迷津·撥云見日一、細胞內(nèi)DNA復制與PCR反應的比較項目體內(nèi)DNA復制PCR反應不同點時期細胞有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期體外隨時進行場所活細胞內(nèi)微量離心管內(nèi)酶解旋酶、DNA聚合酶耐高溫的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)解旋在解旋酶的作用下，細胞提供能量，部分解開加熱至90℃以上時，雙鏈全部解開，不需解旋酶引物一小段RNA可以是RNA或單鏈DNA分子片段合成子鏈在引物基礎上，一條鏈連續(xù)合成，另一條鏈不連續(xù)合成分別從兩條鏈的引物端開始，都是連續(xù)合成，控制溫度在72℃左右特點邊解旋邊復制，半保留復制體外迅速擴增循環(huán)次數(shù)受生物體自身控制30多次產(chǎn)物完整DNADNA片段相同點原料4種脫氧核苷酸(A、G、C、T)復制原理嚴格遵循堿基互補配對原則，半保留復制模板以DNA母鏈為模板引物都需要分別與兩條模板鏈相結合的兩種引物┃┃典例剖析__■典例6PCR過程與細胞內(nèi)的DNA復制過程相比，主要有兩點不同，它們是(C)①PCR過程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNA②PCR過程不需要DNA聚合酶③PCR過程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通過對反應溫度的控制來實現(xiàn)的④PCR過程中，DNA不需要解旋，直接以雙鏈DNA為模板進行復制A．③④ B．①②C．①③ D．②④解析：PCR過程與細胞內(nèi)的DNA復制過程相比較，主要有兩點不同：一是PCR過程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNA，長度通常為20～30個核苷酸；二是PCR過程中，DNA解旋不依賴解旋酶，而是通過對反應溫度的控制來實現(xiàn)的。二、DNA分子雜交技術(1)原理：堿基互補配對原則。(2)基因探針：用放射性同位素或熒光物質標記的目的基因。(3)檢測受體細胞是否含目的基因的具體過程：┃┃典例剖析__■典例7下圖為DNA分子雜交技術的應用，請分析后判斷下圖中兩個物種親緣關系更近的是(A)解析：雜合雙鏈區(qū)越長，說明兩物種DNA中堿基序列相似度越高，而物種間堿基序列相似度越高，則其親緣關系越近。通過分析比較可以看出物種甲和物種乙形成的雜合雙鏈區(qū)最長，故兩者的親緣關系最近。解疑答惑從社會中來?P76提示：轉基因抗蟲棉抗蟲的機制是抗蟲基因(Bt基因)來源于蘇云金桿菌，Bt基因表達的蛋白質具有殺蟲活性。當害蟲食用轉基因抗蟲棉花的時候，同時攝入Bt基因產(chǎn)生的抗蟲蛋白，當Bt抗蟲蛋白被分解為多肽后，多肽與害蟲腸上皮細胞的特異性受體結合，導致細胞膜穿孔，最后造成害蟲死亡。培育轉基因抗蟲棉的步驟有目的基因的篩選與獲取、基因表達載體的構建，將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。旁欄思考1?P79提示：用PCR不能直接擴增mRNA，DNA聚合酶識別的是雙鏈DNA，mRNA為單鏈結構。應首先逆轉錄獲得cDNA才能進行PCR。旁欄思考2?P80提示：有人采用總DNA注射法進行遺傳轉化，即將一個生物中的總DNA提取出來，通過注射或花粉管通道法導入受體植物，沒有進行表達載體的構建，這種方法針對性差，完全靠運氣，也無法確定什么基因導入了受體植物。到社會中去?P831．提示：這是一個開放性的問題，需要查找資料來回答。隨著田間監(jiān)測數(shù)據(jù)的更新及新的科研論文發(fā)表，每年獲得的證據(jù)是不一樣的。要注意搜集科學、可靠的證據(jù)，如科研論文、權威的官方報道等。2．提示：科研人員想出的延緩棉鈴蟲對Bt抗蟲蛋白產(chǎn)生抗性的措施有很多，主要可以分為以下幾個方面。(1)基因策略。該策略是在分子水平上提高轉基因抗蟲棉的抗蟲性和抗蟲持久性，包括在棉花中轉入多個殺蟲基因、構建組織特異性表達的啟動子、提高殺蟲基因的表達量等。例如，最早種植的抗蟲棉中只轉入了一種Bt基因，抗性比較單一；現(xiàn)在經(jīng)常將兩種或兩種以上的Bt基因(如CrylAa和CrylAc基因)同時轉入棉花細胞，這樣既可以提高殺蟲活性，又可以延緩害蟲抗性的產(chǎn)生和發(fā)展，還可以通過不同基因間的互補作用擴大抗蟲范圍。(2)田間策略。這是在種植時采取的措施，如提供庇護所、與其他作物輪作或套種等。(3)國家宏觀調控策略。該策略包括實施分區(qū)種植管理、加強抗性監(jiān)測、進行嚴格的安全性評價等。練習與應用?P83一、概念檢測1．(1)√(2)×提示：構建重組質粒要用到限制酶(用來在特定位點進行切割)和DNA連接酶(用來連接目的基因和載體)，不需要核酸酶。(3)×提示：目的基因成功導入受體細胞后不一定會表達，還需要進行檢測和鑒定。2．D提示：延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP和4種脫氧核苷酸。二、拓展應用1．提示：可能在自交繁殖過程中存在轉基因的沉默或丟失現(xiàn)象。2．提示：(1)psy和crlⅠ基因、pmi基因將目的基因送入受體細胞。(2)不能，限制酶會將目的基因切斷，破壞目的基因。(3)維生素A在人體內(nèi)具有非常重要的生理功能，對視力、骨骼生長、免疫功能等都有調節(jié)作用。但是，人體不能合成維生素A，需要從食物中攝取。維生素A缺乏癥是南亞地區(qū)常見的由營養(yǎng)不良導致的疾病，該地區(qū)的居民一般以秈稻作為主食。β－胡蘿卜素是維生素A的前體，在人體內(nèi)它可以轉化為維生素A。因此，科學家將兩個參與β－胡蘿卜素合成的酶的基因轉入了秈稻中，使其胚乳中富含β－胡蘿卜素，期望讓人們通過日常食用主食就能補充足夠量的維生素A，從而降低維生素A缺乏癥的患病率。關于“是否要推廣‘黃金大米’”的爭論主要圍繞其安全性、有效性等方面展開。探究·實踐?P84結果分析與評價1．提示：觀察DNA帶的分布及粗細程度來評價擴增的效果。2．提示：如果擴增不成功，可能的原因有：漏加了PCR的反應成分，各反應成分的用量不當，PCR程序設置不當?shù)?。如果擴增結果不止一條條帶，可能的原因有：引物設計不合理，它們與非目的序列有同源性或容易聚合形成二聚體；退火溫度過低；DNA聚合酶的質量不好等。訓練鞏固·課堂達標1．將目的基因導入大豆莖尖分生區(qū)細胞和小鼠受精卵，常用的方法分別是(C)A．顯微注射法、農(nóng)桿菌轉化法 B．顯微注射法、花粉管通道法C．農(nóng)桿菌轉化法、顯微注射法 D．花粉管通道法、顯微注射法解析：大豆是雙子葉植物，農(nóng)桿菌轉化法是將目的基因導入雙子葉植物細胞