人教版選修3 1.2 基因工程的基本操作程序 學(xué)案.doc

12基因工程的基本操作程序1.基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心，一個(gè)基因表達(dá)載體的組成，除了目的基因外，還必須有啟動(dòng)子、終止子以及標(biāo)記基因等。2將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(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?dòng)物細(xì)胞常用顯微注射技術(shù)，導(dǎo)入微生物細(xì)胞常用感受態(tài)細(xì)胞法(ca2處理法)。4檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞常用dna分子雜交技術(shù)；檢測(cè)是否轉(zhuǎn)錄，常用分子雜交技術(shù)；檢測(cè)是否翻譯，常用抗原一抗體雜交技術(shù)。一、基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達(dá)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(cè)與鑒定。二、目的基因的獲取1從基因文庫(kù)中獲取(1)基因文庫(kù)的含義：將含有某種生物不同基因的許多dna片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因。(2)基因文庫(kù)的種類：基因組文庫(kù)：包含一種生物的所有基因。部分基因文庫(kù)：包含一種生物的一部分基因。2利用pcr技術(shù)擴(kuò)增(1)原理：dna雙鏈復(fù)制。(2)過(guò)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(guò)dna合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。三、基因表達(dá)載體的構(gòu)建1構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的(1)使目的基因在受體細(xì)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(dá)和發(fā)揮作用。2基因表達(dá)載體的組成填圖四、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1導(dǎo)入植物細(xì)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(xì)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(jìn)入受體細(xì)胞。2導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞(1)常用方法：顯微注射技術(shù)。(2)受體細(xì)胞：受精卵。3導(dǎo)入微生物細(xì)胞(1)方法：感受態(tài)細(xì)胞法，即用ca2處理細(xì)胞，使細(xì)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(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞)。(2)常用原核生物作為受體細(xì)胞的原因：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等。五、目的基因的檢測(cè)與鑒定1分子水平的檢測(cè)連線2個(gè)體水平的鑒定(1)抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)。(2)對(duì)基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進(jìn)行活性比較。1基因工程主要操作步驟的順序是()基因表達(dá)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(cè)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(dá)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(cè)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(dá)載體的構(gòu)建c將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞d目的基因的檢測(cè)與鑒定解析：選b基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心步驟。3下列哪項(xiàng)不是基因表達(dá)載體的組成部分()a啟動(dòng)子 b終止密碼子c標(biāo)記基因 d目的基因解析：選b基因表達(dá)載體的組成為：目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)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(lái)；終止密碼子是mrna上3個(gè)相鄰的堿基，使翻譯過(guò)程在相應(yīng)的地方停止。4目前將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞最常用、最有效的方法是()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(dòng)物中采用最多、最有效的一種，將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的方法。5在基因工程技術(shù)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(dǎo)入b目的基因與載體結(jié)合c將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞d目的基因的檢測(cè)與鑒定解析：選c將目的基因?qū)朐松锸荏w細(xì)胞時(shí)，首先用ca2處理細(xì)胞，使細(xì)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(jìn)感受態(tài)細(xì)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(kù)的構(gòu)建pcr技術(shù)擴(kuò)增人工合成基因組文庫(kù)庫(kù)(如cdna文庫(kù))過(guò)程優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單專一性強(qiáng)可在短時(shí)間內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因?qū)Ｒ恍詮?qiáng)，可產(chǎn)生自然界中不存在的新基因缺點(diǎn)工作量大、盲目性大、專一性差操作過(guò)程較麻煩，技術(shù)要求過(guò)高需要嚴(yán)格控制溫度、技術(shù)要求高適用范圍小2rcr反應(yīng)的過(guò)程3pcr技術(shù)與生物體內(nèi)dna復(fù)制的比較比較項(xiàng)目dna復(fù)制pcr技術(shù)區(qū)別解旋方式解旋酶催化dna在高溫作用下變性解旋場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)(主要在細(xì)胞核內(nèi))細(xì)胞外(在pcr擴(kuò)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(xì)胞內(nèi)溫和條件需控制溫度，在較高溫度下進(jìn)行合成的對(duì)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(jìn)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(jìn)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(dá)載體的構(gòu)建過(guò)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)?；旌?，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(gè)重組dna分子(重組質(zhì)粒)。構(gòu)建過(guò)程如下圖所示：題組沖關(guān)1下圖為基因表達(dá)載體的模式圖，下列有關(guān)基因工程中載體的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()a基因表達(dá)載體的構(gòu)建是在生物體外完成的b任何基因表達(dá)載體的構(gòu)建都是一樣的，沒(méi)有差別c圖中啟動(dòng)子位于基因的首端，是rna聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位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)胞中是否導(dǎo)入了目的基因解析：選b由于受體細(xì)胞有植物、動(dòng)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，所以基因表達(dá)載體的構(gòu)建也會(huì)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(wèn)題，可將植酸酶基因?qū)胨荆嘤椭菜徂D(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(kù)_(填“小于”“等于”或“大于”)cdna文庫(kù)。(2)b過(guò)程需要的酶是_；a、c過(guò)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(kù)中分離外，還可以分別利用圖中_和_為模板直接進(jìn)行pcr擴(kuò)增，該過(guò)程中所用酶的顯著特點(diǎn)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(kù)大于cdna文庫(kù)。b過(guò)程需要的酶應(yīng)該是逆轉(zhuǎn)錄酶；a、c過(guò)程雖然都能獲得含目的基因的菌株，但c中無(wú)內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的序列，所以不可以使用同一種探針進(jìn)行篩選。目的基因和除可從構(gòu)建的文庫(kù)中分離外，還可以分別利用圖中dna和cdna為模板直接進(jìn)行pcr擴(kuò)增，該過(guò)程中所用酶的顯著特點(diǎn)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(xì)胞的方法比較生物類型植物動(dòng)物微生物受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)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(shù)感受態(tài)細(xì)胞法轉(zhuǎn)化過(guò)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(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的dna上提取含目的基因的表達(dá)載體顯微注射受精卵發(fā)育具有新性狀的個(gè)體ca2處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞基因表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收dna分子2目的基因的檢測(cè)與鑒定歸納3不同分子檢測(cè)的原理、場(chǎng)所、探針的異同(1)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄水平的檢測(cè)原理與復(fù)制水平的檢測(cè)原理是相似的，只是被檢測(cè)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(xì)胞內(nèi)的mrna；進(jìn)行翻譯水平的檢測(cè)，則是利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理。(2)不論是復(fù)制水平、轉(zhuǎn)錄水平還是翻譯水平的檢測(cè)，都是在體外進(jìn)行的。(3)在dna分子、mrna分子上檢測(cè)目的基因是否插入、目的基因是否轉(zhuǎn)錄時(shí)，用的探針都是放射性同位素等標(biāo)記的含有目的基因的dna片段。名師點(diǎn)撥關(guān)注基因工程操作過(guò)程的四個(gè)易誤點(diǎn)(1)限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同：獲取一個(gè)目的基因需限制酶剪切2次，共產(chǎn)生4個(gè)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(gè)黏性末端或平末端，因?yàn)橘|(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(shí)，在dna連接酶的作用下，目的基因與載體也可以連接起來(lái)。(3)目的基因的插入點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位。(4)基因工程操作過(guò)程中只有第三步“將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞”沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)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(cè)，均存在堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象。題組沖關(guān)3下列關(guān)于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的描述，不正確的是()a基因槍法導(dǎo)入植物體細(xì)胞的方法比較經(jīng)濟(jì)和有效b顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(xì)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?xì)胞最常用的方法解析：選a不同受體細(xì)胞導(dǎo)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?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方法比較經(jīng)濟(jì)和有效；目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞常用的方法是顯微注射法；目的基因?qū)氪竽c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)生改變，完成轉(zhuǎn)化。4目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)鑒定與檢測(cè)才能知道。下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是()檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有目的基因檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有致病基因檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mrna檢測(cè)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(cè)包括三個(gè)方面：檢測(cè)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(shù)；檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了相應(yīng)的 mrna，方法也是使用基因探針與之雜交；檢測(cè)目的基因是否翻譯成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，常用的方法是抗原抗體雜交。隨堂基礎(chǔ)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(kù)中獲取目的基因利用pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因反轉(zhuǎn)錄法通過(guò)dna合成儀利用化學(xué)方法人工合成abc d解析：選dpcr利用的是dna雙鏈復(fù)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(yīng)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(bǔ)的單鏈dna，再合成雙鏈dna。、均不需要模板。2下列關(guān)于基因表達(dá)載體及其構(gòu)建的相關(guān)敘述，不正確的是()a基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)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(dá)載體需用限制酶和dna連接酶d構(gòu)建基因表達(dá)載體必須在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行解析：選d一個(gè)基因表達(dá)載體的組成除目的基因外還必須具有啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)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(dá)載體的構(gòu)建是目的基因與載體結(jié)合，在此過(guò)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(lái)；基因表達(dá)載體的構(gòu)建是在細(xì)胞外進(jìn)行的。3下列敘述能表明目的基因完成了表達(dá)的是()a抗蟲棉植株中檢測(cè)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(xì)胞中獲得人胰島素基因的mrna解析：選c抗蟲棉植株中檢測(cè)到殺蟲蛋白基因，馬鈴薯塊莖中含有抗病毒基因，說(shuō)明目的基因已經(jīng)導(dǎo)入受體細(xì)胞，但不能判斷目的基因是否表達(dá)。從大腸桿菌中獲取人胰島素基因的mrna，說(shuō)明人胰島素基因已經(jīng)進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄過(guò)程，但不能確定是否進(jìn)行了翻譯過(guò)程。4基因工程是在dna分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，無(wú)需進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是()a人工合成目的基因b基因表達(dá)載體的構(gòu)建c將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞d目的基因的檢測(cè)與鑒定解析：選c將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)。5下面甲、乙兩圖表示從細(xì)菌細(xì)胞中獲取目的基因的兩種方法，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是()a甲方法可建立該細(xì)菌的基因組文庫(kù)b乙方法可建立該細(xì)菌的cdna文庫(kù)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(xì)菌中的dna為基礎(chǔ)，用限制酶進(jìn)行切割，獲得細(xì)菌所有的基因，因此，可以建立基因組文庫(kù)，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(guò)這種方法只能得到生物的部分基因，所以組成的是該細(xì)菌的cdna文庫(kù)。6pcr技術(shù)擴(kuò)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(shù)是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定dna片段的核酸合成技術(shù)，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(shù)流程示意圖。 請(qǐng)回答：(1)ab利用的技術(shù)稱為_，其中過(guò)程需要熱穩(wěn)定的_酶才能完成。(2)圖中將目的基因?qū)朊藁?xì)胞需要經(jīng)過(guò)過(guò)程，該過(guò)程為構(gòu)建_，其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在且可以遺傳給下一代，并能表達(dá)。(3)上述流程示意圖中，將目的基因?qū)朊藁?xì)胞所采用的方法是_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(dá)，在個(gè)體水平上需要做_實(shí)驗(yàn)。如果抗蟲基因?qū)氤晒?，且與某條染色體的